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Ácido-base_es

Date post: 09-Dec-2016
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34
Qmica P.A.U. ÁCIDOS Y BASES 1 ÁCIDOS Y BASES PROBLEMAS ÁCIDO/BASE DÉBIL 1. Una disolución de amonaco de concentración 0,01 mol/dm³ está ionizada en un 4,2 %. a) Escribe la reacción de disociación y calcula la concentración molar de cada una de las especies existentes en la disolución una vez alcanzado el equilibrio. b) Calcula el pH y la K del amonaco. (P.A.U. Jun. 11) Rta.: a) [NH₃]ₑ = 0,0096 mol/dm³; [OH⁻]ₑ = [NH₄ ⁺]ₑ = 4,2·10⁻⁴ mol/dm³; b) pH = 10,6; K = 1,8·10⁻⁵ Datos Cifras signifativas: 3 Concentración de la disolución de amoníaco [NH₃]₀ = 0,0100 mol/dm³ Grado de ionización del NH₃ en la disolución α = 4,20 % = 0,0420 Producto iónico del agua K = [H⁺] · [OH⁻] = 1,00·10⁻¹⁴ Inógnitas Concentración de cada una de las especies presentes en la disolución [NH₃]ₑ, [OH⁻]ₑ, [NH₄ ⁺]ₑ, [H⁺]ₑ pH de la disolución pH Constante de basicidad del NH₃ K Otros símbolos Disolución D Concentración (mol/dm³) de base débil que se disocia x Cantidad de la sustancia X n(X) Cantidad disociada n Cantidad inicial nConcentración de la sustancia X [X] Euaiones Constante de basicidad de la base: B(OH)(aq) ⇌ Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b = [ B b + ] e · [ OH ] e b [ B (OH ) b ] e pH pH = –log[H⁺] pOH pOH = –log[OH⁻] Producto iónico del agua pH + pOH = 14 Grado de disociación α = n d n 0 = [ s ] d [ s] 0 Soluión: a) Como el amoníaco es una base débil, se disociará en agua según la ecuación: NH₃(aq) + H₂O(l) ⇌ NH₄ ⁺(aq) + OH⁻(aq) El grado de disociación α es: α = [ NH 3 ] d [ NH 3 ] 0 Del grado de ionización se calcula la concentración de amoníaco disociado:
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Page 1: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 1

AacuteCIDOS Y BASES

loz PROBLEMAS

AacuteCIDOBASE DEacuteBIL

1 Una disolucioacuten de amonQuiacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42 a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH y la K del amonQuiacuteaco

(PAU Jun 11)Rta a) [NH₃]ₑ = 000966 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = [NH₄⁺]ₑ = 42middot10⁻⁴ moldmsup3 b) pH = 106 K = 18middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α = 420 = 004260

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de cada una de las especies presentes en la disolucioacuten [NH₃]ₑ [OH⁻]ₑ [NH₄⁺]ₑ [H⁺]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de basicidad del NH₃ K

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B (OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacutena) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la concentracioacuten de amoniacuteaco disociado

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 2

[NH₃] = α middot [NH₃]₀ = 004260 middot 001060 moldmsup3 = 420middot10⁻⁴ moldmsup3

por lo que la concentracioacuten del amoniacuteaco en el equilibrio es

[NH₃]ₑ = [NH₃]₀ ndash [NH₃] = 001060 moldmsup3 ndash 420middot10⁻⁴ moldmsup3 = 000966 moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se puede calcular la concentracioacuten de iones amonio e hidroacutexido

[OH⁻]ₑ = [NH₄⁺]ₑ = [NH₃] = 420middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[H+ ]e=K w

[OHminus]e =

100 middot10minus14

420 middot10minus4 =238middot10minus11 mol dm3

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(238middot10⁻sup1sup1) = 106

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= 420middot10minus4 middot 420 middot10minus4

00096 6=18 middot10minus5

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten 001 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 001 = 12 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhQuiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calculaa) La constante de acidezb) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten

(PAU Jun 13)Rta a) Kₐ = 667middot10⁻⁴ b) pH = 30 [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1sup1 moldmsup3

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido fuorhiacutedrico [HF]₀ = 250middot10⁻sup3 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del HF en la disolucioacuten α = 400 = 0400

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Constante de acidez del HF Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

Concentracioacuten de los iones hidroacutexido en el equilibrio [OH⁻]ₑ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 3

Eficuaficiones

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Como el aacutecido fuorhiacutedrico es un aacutecido deacutebil se disocia parcialmente en agua seguacuten la ecuacioacuten

HF(aq) H⁺(aq) + F⁻(aq)

El grado de disociacioacuten α es

α=[HF]d[HF ]0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la concentracioacuten de aacutecido fuorhiacutedrico disociado

[HF] = α middot [HF]₀ = 0400 middot 250middot10⁻sup3 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

por lo que la concentracioacuten del aacutecido fuorhiacutedrico en el equilibrio es

[HF]ₑ = [HF]₀ ndash [HF] = 250middot10⁻sup3 moldmsup3 ndash 100middot10⁻sup3 moldmsup3 = 150middot10⁻sup3 moldmsup3

De la estequiometriacutea de la disociacioacuten la concentracioacuten de iones hidroacutegeno y la de iones fuoruro es igual ala de aacutecido fuorhiacutedrico disociado

[H⁺]ₑ = [F⁻]ₑ = [HF] = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[H+ ]e middot [Fminus]e

[HF ]e =

100 middot10minus3 middot100 middot10minus3

150 middot10minus3 =667 middot10minus4

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(100middot10⁻sup3) = 30

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[OHminus]e=K w

[H+]e =

100 middot10minus14

100 middot10minus3 =100middot 10minus11 moldm3

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el aacutecido fuorhiacutedrico fuera un aacutecido fuerte el pH de una di-solucioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 seriacutea pH asymp -log 25middot10⁻sup3 = 26 Un aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutes proacutexi-mo a 7

3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras signifficativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0650 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 4

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0650 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=361 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

[HC9 H7 O4 ]0=361 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=00146 4mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001464 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001464 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x00146 4minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001464 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

00146 4

que da

xasympradic00146 4middot327 middot10minus4=217middot 10minus3 mol dm3

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Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s ]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

00146 4mol dm3 =015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s ]d[s]0

= 202 middot10minus3 mol dm3

0144 mol dm3 =0140=140

4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Set 15 Set 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001633 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 6

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s ]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =00136 3=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001633 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001633 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

5 Considera una disolucioacuten de amonQuiacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 165

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = 650middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 7

Otros siacutembolos

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B (OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s]d[s]0

Soluficioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 650middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 650middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(650 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 650middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic650middot10minus2 middot178middot10minus5=108middot10minus3 mol dm3

que comparada con 650middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 650middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001665 = 165 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 650middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 8

α=[s ]d[s]0

= 108 middot10minus3 mol dm3

65middot10minus2 mol dm3 =00166 5=165

6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluficioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 9

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100middot410 middot10minus10=640middot10minus6 mol dm3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = 640middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(640middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[C6 H5 NH2]emiddot [H

+]e[C6 H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

middot[C6 H 5 NH2]e middot [H+]e

[C6 H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

7 a) iquestQeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras signifficativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 10

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 365

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224middot10minus4)2

178middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 mol dm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=00736 7=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 11

8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 deg y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 068 b) pH = 1142

Datos Cifras signifficativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002060 msup3 NH₃

Presioacuten p = 2026 Pa = 2026middot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 deg = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n(NH3)=p middot VR middot T

= 2026middot105 Pa middot00206 0m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 12

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=261middot 10minus3 mol dm3

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 261 middot10minus3 mol dm3

0382 mol dm3=682 middot10minus3=068

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 261middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(261middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Set 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras signifficativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inficoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 2: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 2

[NH₃] = α middot [NH₃]₀ = 004260 middot 001060 moldmsup3 = 420middot10⁻⁴ moldmsup3

por lo que la concentracioacuten del amoniacuteaco en el equilibrio es

[NH₃]ₑ = [NH₃]₀ ndash [NH₃] = 001060 moldmsup3 ndash 420middot10⁻⁴ moldmsup3 = 000966 moldmsup3

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se puede calcular la concentracioacuten de iones amonio e hidroacutexido

[OH⁻]ₑ = [NH₄⁺]ₑ = [NH₃] = 420middot10⁻⁴ moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutegeno se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[H+ ]e=K w

[OHminus]e =

100 middot10minus14

420 middot10minus4 =238middot10minus11 mol dm3

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(238middot10⁻sup1sup1) = 106

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= 420middot10minus4 middot 420 middot10minus4

00096 6=18 middot10minus5

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten 001 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 001 = 12 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhQuiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calculaa) La constante de acidezb) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten

(PAU Jun 13)Rta a) Kₐ = 667middot10⁻⁴ b) pH = 30 [OH⁻]ₑ = 100middot10⁻sup1sup1 moldmsup3

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido fuorhiacutedrico [HF]₀ = 250middot10⁻sup3 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del HF en la disolucioacuten α = 400 = 0400

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Constante de acidez del HF Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

Concentracioacuten de los iones hidroacutexido en el equilibrio [OH⁻]ₑ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 3

Eficuaficiones

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Como el aacutecido fuorhiacutedrico es un aacutecido deacutebil se disocia parcialmente en agua seguacuten la ecuacioacuten

HF(aq) H⁺(aq) + F⁻(aq)

El grado de disociacioacuten α es

α=[HF]d[HF ]0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la concentracioacuten de aacutecido fuorhiacutedrico disociado

[HF] = α middot [HF]₀ = 0400 middot 250middot10⁻sup3 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

por lo que la concentracioacuten del aacutecido fuorhiacutedrico en el equilibrio es

[HF]ₑ = [HF]₀ ndash [HF] = 250middot10⁻sup3 moldmsup3 ndash 100middot10⁻sup3 moldmsup3 = 150middot10⁻sup3 moldmsup3

De la estequiometriacutea de la disociacioacuten la concentracioacuten de iones hidroacutegeno y la de iones fuoruro es igual ala de aacutecido fuorhiacutedrico disociado

[H⁺]ₑ = [F⁻]ₑ = [HF] = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[H+ ]e middot [Fminus]e

[HF ]e =

100 middot10minus3 middot100 middot10minus3

150 middot10minus3 =667 middot10minus4

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(100middot10⁻sup3) = 30

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[OHminus]e=K w

[H+]e =

100 middot10minus14

100 middot10minus3 =100middot 10minus11 moldm3

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el aacutecido fuorhiacutedrico fuera un aacutecido fuerte el pH de una di-solucioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 seriacutea pH asymp -log 25middot10⁻sup3 = 26 Un aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutes proacutexi-mo a 7

3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras signifficativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0650 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 4

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0650 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=361 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

[HC9 H7 O4 ]0=361 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=00146 4mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001464 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001464 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x00146 4minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001464 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

00146 4

que da

xasympradic00146 4middot327 middot10minus4=217middot 10minus3 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 5

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s ]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

00146 4mol dm3 =015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s ]d[s]0

= 202 middot10minus3 mol dm3

0144 mol dm3 =0140=140

4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Set 15 Set 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001633 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 6

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s ]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =00136 3=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001633 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001633 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

5 Considera una disolucioacuten de amonQuiacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 165

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = 650middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 7

Otros siacutembolos

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B (OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s]d[s]0

Soluficioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 650middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 650middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(650 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 650middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic650middot10minus2 middot178middot10minus5=108middot10minus3 mol dm3

que comparada con 650middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 650middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001665 = 165 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 650middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 8

α=[s ]d[s]0

= 108 middot10minus3 mol dm3

65middot10minus2 mol dm3 =00166 5=165

6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluficioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 9

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100middot410 middot10minus10=640middot10minus6 mol dm3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = 640middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(640middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[C6 H5 NH2]emiddot [H

+]e[C6 H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

middot[C6 H 5 NH2]e middot [H+]e

[C6 H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

7 a) iquestQeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras signifficativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 10

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 365

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224middot10minus4)2

178middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 mol dm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=00736 7=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 11

8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 deg y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 068 b) pH = 1142

Datos Cifras signifficativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002060 msup3 NH₃

Presioacuten p = 2026 Pa = 2026middot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 deg = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n(NH3)=p middot VR middot T

= 2026middot105 Pa middot00206 0m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 12

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=261middot 10minus3 mol dm3

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 261 middot10minus3 mol dm3

0382 mol dm3=682 middot10minus3=068

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 261middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(261middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Set 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras signifficativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inficoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 3: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 3

Eficuaficiones

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Como el aacutecido fuorhiacutedrico es un aacutecido deacutebil se disocia parcialmente en agua seguacuten la ecuacioacuten

HF(aq) H⁺(aq) + F⁻(aq)

El grado de disociacioacuten α es

α=[HF]d[HF ]0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la concentracioacuten de aacutecido fuorhiacutedrico disociado

[HF] = α middot [HF]₀ = 0400 middot 250middot10⁻sup3 moldmsup3 = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

por lo que la concentracioacuten del aacutecido fuorhiacutedrico en el equilibrio es

[HF]ₑ = [HF]₀ ndash [HF] = 250middot10⁻sup3 moldmsup3 ndash 100middot10⁻sup3 moldmsup3 = 150middot10⁻sup3 moldmsup3

De la estequiometriacutea de la disociacioacuten la concentracioacuten de iones hidroacutegeno y la de iones fuoruro es igual ala de aacutecido fuorhiacutedrico disociado

[H⁺]ₑ = [F⁻]ₑ = [HF] = 100middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[H+ ]e middot [Fminus]e

[HF ]e =

100 middot10minus3 middot100 middot10minus3

150 middot10minus3 =667 middot10minus4

b) El pH valdraacute

pH = - log[H⁺] = -log(100middot10⁻sup3) = 30

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se calcula a partir del producto ioacutenico del agua

[OHminus]e=K w

[H+]e =

100 middot10minus14

100 middot10minus3 =100middot 10minus11 moldm3

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el aacutecido fuorhiacutedrico fuera un aacutecido fuerte el pH de una di-solucioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 seriacutea pH asymp -log 25middot10⁻sup3 = 26 Un aacutecido deacutebil tendraacute un pH menos aacutecido maacutes proacutexi-mo a 7

3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en unvaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indicaa) El pH de esta disolucioacutenb) El grado de disociacioacuten del aacutecidoDato Kₐ = 327middot10⁻⁴ (PAU Jun 08)Rta a) pH = 27 b) α = 14

Datos Cifras signifficativas 3

Masa de aacutecido HC₉H₇O₄ m = 0650 g

Volumen de disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Constante de acidez Kₐ = 327middot10⁻⁴

Masa molar del aacutecido HC₉H₇O₄ M(HC₉H₇O₄) = 180 gmol

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 4

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0650 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=361 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

[HC9 H7 O4 ]0=361 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=00146 4mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001464 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001464 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x00146 4minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001464 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

00146 4

que da

xasympradic00146 4middot327 middot10minus4=217middot 10minus3 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 5

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s ]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

00146 4mol dm3 =015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s ]d[s]0

= 202 middot10minus3 mol dm3

0144 mol dm3 =0140=140

4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Set 15 Set 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001633 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 6

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s ]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =00136 3=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001633 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001633 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

5 Considera una disolucioacuten de amonQuiacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 165

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = 650middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 7

Otros siacutembolos

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B (OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s]d[s]0

Soluficioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 650middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 650middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(650 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 650middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic650middot10minus2 middot178middot10minus5=108middot10minus3 mol dm3

que comparada con 650middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 650middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001665 = 165 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 650middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 8

α=[s ]d[s]0

= 108 middot10minus3 mol dm3

65middot10minus2 mol dm3 =00166 5=165

6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluficioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 9

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100middot410 middot10minus10=640middot10minus6 mol dm3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = 640middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(640middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[C6 H5 NH2]emiddot [H

+]e[C6 H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

middot[C6 H 5 NH2]e middot [H+]e

[C6 H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

7 a) iquestQeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras signifficativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 10

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 365

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224middot10minus4)2

178middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 mol dm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=00736 7=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 11

8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 deg y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 068 b) pH = 1142

Datos Cifras signifficativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002060 msup3 NH₃

Presioacuten p = 2026 Pa = 2026middot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 deg = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n(NH3)=p middot VR middot T

= 2026middot105 Pa middot00206 0m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 12

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=261middot 10minus3 mol dm3

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 261 middot10minus3 mol dm3

0382 mol dm3=682 middot10minus3=068

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 261middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(261middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Set 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras signifficativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inficoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 4: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 4

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) La cantidad de aacutecido que hay en 250 cmsup3 de disolucioacuten es

n0(HC9 H7 O4)=0650 g HC9 H7 O4

1 mol HC9 H7 O4

180 g HC9 H7 O4

=361 middot10minus3 mol HC9 H 7O4

por lo que la concentracioacuten de la disolucioacuten es

[HC9 H7 O4 ]0=361 middot10minus3 mol HC9 H7O4

0250 dm3 D=00146 4mol dm3

Como es un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HC₉H₇O₄(aq) H⁺(aq) + C₉H₇O₄⁻ (aq)

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten HC₉H₇O₄ H⁺ C₉H₇O₄⁻

[X]₀ inicial 001464 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001464 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[C9 H7O4

minus]e middot[H+]e[HC9 H7O4]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

327 middot 10minus4= x middot x00146 4minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 001464 y resolver la ecuacioacuten

327 middot 10minus4asymp x 2

00146 4

que da

xasympradic00146 4middot327 middot10minus4=217middot 10minus3 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 5

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s ]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

00146 4mol dm3 =015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s ]d[s]0

= 202 middot10minus3 mol dm3

0144 mol dm3 =0140=140

4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Set 15 Set 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001633 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 6

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s ]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =00136 3=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001633 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001633 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

5 Considera una disolucioacuten de amonQuiacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 165

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = 650middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 7

Otros siacutembolos

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B (OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s]d[s]0

Soluficioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 650middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 650middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(650 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 650middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic650middot10minus2 middot178middot10minus5=108middot10minus3 mol dm3

que comparada con 650middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 650middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001665 = 165 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 650middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 8

α=[s ]d[s]0

= 108 middot10minus3 mol dm3

65middot10minus2 mol dm3 =00166 5=165

6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluficioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 9

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100middot410 middot10minus10=640middot10minus6 mol dm3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = 640middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(640middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[C6 H5 NH2]emiddot [H

+]e[C6 H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

middot[C6 H 5 NH2]e middot [H+]e

[C6 H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

7 a) iquestQeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras signifficativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 10

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 365

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224middot10minus4)2

178middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 mol dm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=00736 7=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 11

8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 deg y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 068 b) pH = 1142

Datos Cifras signifficativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002060 msup3 NH₃

Presioacuten p = 2026 Pa = 2026middot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 deg = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n(NH3)=p middot VR middot T

= 2026middot105 Pa middot00206 0m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 12

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=261middot 10minus3 mol dm3

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 261 middot10minus3 mol dm3

0382 mol dm3=682 middot10minus3=068

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 261middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(261middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Set 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras signifficativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inficoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 5: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 5

Pero al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s ]d[s]0

= 217 middot10minus3 moldm3

00146 4mol dm3 =015=15

se ve que no es despreciable por lo que hay que resolver la ecuacioacuten de segundo grado

xsup2 + 327middot10⁻⁴ x ndash 472middot10⁻⁶ = 0

x = 202middot10⁻sup3 moldmsup3

Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(202middot10⁻sup3) = 270

b) El grado de disociacioacuten corregida la concentracioacuten es

α=[s ]d[s]0

= 202 middot10minus3 mol dm3

0144 mol dm3 =0140=140

4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies

existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibriob) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecidoDato Kₐ(C₂H₄O₂) = 18middot10⁻⁵ (PAU Set 15 Set 08)Rta a) [CH₃COO⁻] = [H⁺] = 0001633 moldmsup3 [CH₃COOH] = 0099 moldmsup3 b) pH = 288 α = 133

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido aceacutetico [CH₃ndashCOOH]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de acidez Kₐ = 180middot10⁻⁵

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de ioacuten acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten α

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) El aacutecido aceacutetico es un aacutecido deacutebil y se disocia en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 6

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s ]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =00136 3=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001633 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001633 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

5 Considera una disolucioacuten de amonQuiacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 165

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = 650middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 7

Otros siacutembolos

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B (OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s]d[s]0

Soluficioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 650middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 650middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(650 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 650middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic650middot10minus2 middot178middot10minus5=108middot10minus3 mol dm3

que comparada con 650middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 650middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001665 = 165 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 650middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 8

α=[s ]d[s]0

= 108 middot10minus3 mol dm3

65middot10minus2 mol dm3 =00166 5=165

6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluficioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 9

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100middot410 middot10minus10=640middot10minus6 mol dm3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = 640middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(640middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[C6 H5 NH2]emiddot [H

+]e[C6 H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

middot[C6 H 5 NH2]e middot [H+]e

[C6 H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

7 a) iquestQeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras signifficativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 10

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 365

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224middot10minus4)2

178middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 mol dm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=00736 7=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 11

8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 deg y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 068 b) pH = 1142

Datos Cifras signifficativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002060 msup3 NH₃

Presioacuten p = 2026 Pa = 2026middot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 deg = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n(NH3)=p middot VR middot T

= 2026middot105 Pa middot00206 0m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 12

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=261middot 10minus3 mol dm3

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 261 middot10minus3 mol dm3

0382 mol dm3=682 middot10minus3=068

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 261middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(261middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Set 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras signifficativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inficoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 6: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 6

Llamando x a la concentracioacuten de aacutecido que se disocia se puede escribirConcentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]e middot [H+ ]e

[CH3minusCOOH]e

Sustituyendo las concentraciones en el equilibrio

180middot 10minus5= x middotx0100minusx

En una primera aproximacioacuten se puede suponer que x es despreciable frente a 0100 y resolver la ecuacioacuten

180middot 10minus5asymp x 2

0100

que da

xasympradic 0100middot 180middot10minus5=133middot10minus3 mol dm3

Al calcular el grado de disociacioacuten

α=[s ]d[s]0

= 133 middot10minus3 mol dm3

0100 mol dm3 =00136 3=133

se ve que es despreciable por lo que la solucioacuten es aceptable

[H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = x = 0001633 moldmsup3

[CH₃COOH]ₑ = 0100 ndash 0001633 = 0099 moldmsup3

b) Se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(133middot10⁻sup3) = 288

5 Considera una disolucioacuten de amonQuiacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3a) Calcula el pH de esta disolucioacutenb) Calcula el grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 11)Rta a) pH = 1103 b) α = 165

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀ = 650middot10⁻sup2 moldmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 7

Otros siacutembolos

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B (OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s]d[s]0

Soluficioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 650middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 650middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(650 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 650middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic650middot10minus2 middot178middot10minus5=108middot10minus3 mol dm3

que comparada con 650middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 650middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001665 = 165 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 650middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 8

α=[s ]d[s]0

= 108 middot10minus3 mol dm3

65middot10minus2 mol dm3 =00166 5=165

6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluficioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 9

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100middot410 middot10minus10=640middot10minus6 mol dm3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = 640middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(640middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[C6 H5 NH2]emiddot [H

+]e[C6 H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

middot[C6 H 5 NH2]e middot [H+]e

[C6 H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

7 a) iquestQeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras signifficativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 10

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 365

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224middot10minus4)2

178middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 mol dm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=00736 7=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 11

8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 deg y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 068 b) pH = 1142

Datos Cifras signifficativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002060 msup3 NH₃

Presioacuten p = 2026 Pa = 2026middot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 deg = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n(NH3)=p middot VR middot T

= 2026middot105 Pa middot00206 0m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 12

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=261middot 10minus3 mol dm3

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 261 middot10minus3 mol dm3

0382 mol dm3=682 middot10minus3=068

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 261middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(261middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Set 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras signifficativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inficoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 7: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 7

Otros siacutembolos

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B (OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s]d[s]0

Soluficioacuten

a) Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 650middot10⁻sup2 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 650middot10⁻sup2 ndash x x x moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middot x

(650 middot10minus2minusx )=178 middot10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 650middot10⁻sup2 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic650middot10minus2 middot178middot10minus5=108middot10minus3 mol dm3

que comparada con 650middot10⁻sup2 es despreciable

Error (= grado de disociacioacuten) = 108middot10⁻sup3 moldmsup3 650middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001665 = 165 lt 5

[OH⁻]ₑ = x = 108middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(108middot10⁻sup3) = 297

pH = 14 ndash 297 = 1103

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 650middot10⁻sup2 = 128 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacutexi-mo a 7

b) El grado de disociacioacuten α es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 8

α=[s ]d[s]0

= 108 middot10minus3 mol dm3

65middot10minus2 mol dm3 =00166 5=165

6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluficioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 9

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100middot410 middot10minus10=640middot10minus6 mol dm3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = 640middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(640middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[C6 H5 NH2]emiddot [H

+]e[C6 H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

middot[C6 H 5 NH2]e middot [H+]e

[C6 H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

7 a) iquestQeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras signifficativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 10

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 365

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224middot10minus4)2

178middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 mol dm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=00736 7=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 11

8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 deg y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 068 b) pH = 1142

Datos Cifras signifficativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002060 msup3 NH₃

Presioacuten p = 2026 Pa = 2026middot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 deg = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n(NH3)=p middot VR middot T

= 2026middot105 Pa middot00206 0m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 12

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=261middot 10minus3 mol dm3

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 261 middot10minus3 mol dm3

0382 mol dm3=682 middot10minus3=068

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 261middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(261middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Set 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras signifficativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inficoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 8: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 8

α=[s ]d[s]0

= 108 middot10minus3 mol dm3

65middot10minus2 mol dm3 =00166 5=165

6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calculaa) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilinab) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilinaDato K = 10middot10⁻sup1⁴ (PAU Jun 15)Rta a) pH = 881 b) Kₐ = 24middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de la disolucioacuten de anilina [C₆H₅NH₂]₀ = 0100 moldmsup3

Constante de basicidad de la anilina K = 410middot10⁻sup1⁰

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina Kₐ

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pK = pH + pOH = 14

Soluficioacuten

a) Como la anilina es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

C₆H₅NH₂(aq) + H₂O(l) C₆H₅NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten C₆H₅NH₂ C₆H₅NH₃⁺

OH⁻

[X]₀ inicial 0100 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0100 ndash x x x moldmsup3

La constante de basicidad K es

K b=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

= x middotx

(0100minusx )=410 middot10minus10

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 9

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100middot410 middot10minus10=640middot10minus6 mol dm3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = 640middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(640middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[C6 H5 NH2]emiddot [H

+]e[C6 H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

middot[C6 H 5 NH2]e middot [H+]e

[C6 H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

7 a) iquestQeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras signifficativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 10

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 365

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224middot10minus4)2

178middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 mol dm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=00736 7=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 11

8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 deg y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 068 b) pH = 1142

Datos Cifras signifficativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002060 msup3 NH₃

Presioacuten p = 2026 Pa = 2026middot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 deg = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n(NH3)=p middot VR middot T

= 2026middot105 Pa middot00206 0m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 12

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=261middot 10minus3 mol dm3

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 261 middot10minus3 mol dm3

0382 mol dm3=682 middot10minus3=068

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 261middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(261middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Set 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras signifficativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inficoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 9: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 9

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0100 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0100middot410 middot10minus10=640middot10minus6 mol dm3

que comparada con 0100 es despreciable

[OH⁻]ₑ = x = 640middot10⁻⁶ mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 14

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(640middot10⁻⁶) = 519

pH = 1400 ndash 519 = 881

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si la anilina fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 01 = 13 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes pr-oacuteximo a 7

b) El aacutecido conjugado de la anilina es un aacutecido porque en disolucioacuten acuosa cederiacutea hidrogeniones al agua

C₆H₅NH₃⁺(aq) C₆H₅NH₂(aq) + H⁺(aq)

La expresioacuten de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina es

K a=[C6 H5 NH2]emiddot [H

+]e[C6 H 5 NH3

+]e

Si multiplicamos la constante de basicidad de la anilina por la constante de acidez de su aacutecido conjugado obtenemos

K b middot K a=[C6 H5 NH3

+]e middot [OH-]e[C6 H5 NH2]e

middot[C6 H 5 NH2]e middot [H+]e

[C6 H 5 NH3+]e

=[OH-]e middot[H+ ]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

K a=K w

K b

=100 middot10minus14

410 middot10minus10=244 middot10minus5

7 a) iquestQeacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacutenDato K(NH₃) =178middot10⁻⁵ (PAU Set 13)Rta a) [NH₃]₀ = 304middot10⁻sup3 moldmsup3 b) α = 737

Datos Cifras signifficativas 3

pH de la disolucioacuten de amoniacuteaco pH = 1035

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la disolucioacuten de amoniacuteaco [NH₃]₀

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 10

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 365

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224middot10minus4)2

178middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 mol dm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=00736 7=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 11

8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 deg y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 068 b) pH = 1142

Datos Cifras signifficativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002060 msup3 NH₃

Presioacuten p = 2026 Pa = 2026middot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 deg = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n(NH3)=p middot VR middot T

= 2026middot105 Pa middot00206 0m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 12

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=261middot 10minus3 mol dm3

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 261 middot10minus3 mol dm3

0382 mol dm3=682 middot10minus3=068

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 261middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(261middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Set 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras signifficativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inficoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 10: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 10

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) A partir del pH podemos calcular el pOH

pOH = 14 ndash pH = 14 ndash 1035 = 365

y de aquiacute la concentracioacuten de iones hidroacutexido en el equilibrio

[OH⁻]ₑ = 10⁻pOH = 10⁻sup3⁶⁵ = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de amoniacuteaco antes de disociarse y x a la concentracioacuten de amoniacuteaco que se disocia

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial c₀ 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ ndash x x 224middot10⁻⁴ moldmsup3queda que

x = 224middot10⁻⁴ moldmsup3

La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= (224 middot 10minus4)2

(c 0minus224 middot10minus4)=178 middot10minus5

Despejando c₀

c 0=(224middot10minus4)2

178middot 10minus5 +224 middot10minus4=304middot 10minus3 mol dm3

b) El grado de disociacioacuten α es

α=[NH3]d[NH3]0

= 224 middot10minus4 mol dm3

304 middot10minus3 mol dm3=00736 7=737

Anaacutelisis El amoniacuteaco es una base deacutebil y estaacute solo parcialmente disociada

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 11

8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 deg y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 068 b) pH = 1142

Datos Cifras signifficativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002060 msup3 NH₃

Presioacuten p = 2026 Pa = 2026middot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 deg = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n(NH3)=p middot VR middot T

= 2026middot105 Pa middot00206 0m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 12

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=261middot 10minus3 mol dm3

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 261 middot10minus3 mol dm3

0382 mol dm3=682 middot10minus3=068

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 261middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(261middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Set 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras signifficativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inficoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 11: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 11

8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 deg y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calculaa) El grado de disociacioacuten del amonQuiacuteaco en la disolucioacutenb) El pH de dicha disolucioacutenDatos R = 0082 atmmiddotdmsup3middotK⁻sup1middotmol⁻sup1 = 831 JmiddotK⁻sup1middotmol⁻sup1 K(NH₃) = 178middot10⁻⁵ (PAU Jun 10)Rta a) α = 068 b) pH = 1142

Datos Cifras signifficativas 3

Gas Volumen V = 200 dmsup3 = 002060 msup3 NH₃

Presioacuten p = 2026 Pa = 2026middot10⁵ Pa

Temperatura T = 10 deg = 283 K

Volumen de la disolucioacuten VD = 450 dmsup3

Constante de basicidad del NH₃ K = 178middot10⁻⁵

Constante de los gases ideales R = 831 Jmiddotmol⁻sup1middotK⁻sup1

Producto ioacutenico del agua K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

Inficoacutegnitas

Grado de disociacioacuten del NH₃ en la disolucioacuten α

pH de la disolucioacuten pH

Otros siacutembolos

Disolucioacuten D

Concentracioacuten (moldmsup3) de base deacutebil que se disocia x

Cantidad de la sustancia X n(X)

Cantidad disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de basicidad de la base B(OH)(aq) Bᵇ⁺(aq) + b OH⁻(aq) K b=[Bb+]e middot [OHminus ]e

b

[B(OH)b]epH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

De estado de los gases ideales p middot V = n middot R middot T

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Suponiendo comportamiento ideal para el gas amoniacuteaco

n(NH3)=p middot VR middot T

= 2026middot105 Pa middot00206 0m 3

831 Jmiddotmolminus1middot Kminus1 middot283 K=172 mol NH3(g )

La concentracioacuten de la disolucioacuten seraacute

[NH3]=n(NH3)

V D

=172 mol NH3

450 dm3 D=0382 mol dm3

Como el amoniacuteaco es una base deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten a ecuacioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 12

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=261middot 10minus3 mol dm3

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 261 middot10minus3 mol dm3

0382 mol dm3=682 middot10minus3=068

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 261middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(261middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Set 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras signifficativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inficoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 12: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 12

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Concentracioacuten NH₃ NH₄⁺ OH⁻

[X]₀ inicial 0382 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0382 ndash x x x moldmsup3La constante de equilibrio K es

K b=[NH4

+]emiddot [OH -]e[NH3]e

= x middotx

(0382minusx )=178 middot 10minus5

Si en primera aproximacioacuten consideramos despreciable x frente a 0382 la ecuacioacuten se reduce a

x=radic0382 middot178 middot10minus5=261middot 10minus3 mol dm3

que comparada con 0382 es despreciableEl grado de disociacioacuten es

α=[NH3]d[NH3]0

= 261 middot10minus3 mol dm3

0382 mol dm3=682 middot10minus3=068

Anaacutelisis El grado de disociacioacuten es muy pequentildeo por lo que la aproximacioacuten hecha para calcular la concentra-cioacuten disociada es aceptable Tambieacuten es compatible con el dato de que el amoniacuteaco es una base deacutebil y por lo tanto deacutebilmente disociadab)

[OH⁻]ₑ = x = 261middot10⁻sup3 mol OH⁻ dmsup3

Aunque se puede calcular la [H⁺] a partir del equilibrio de ionizacioacuten del agua

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq) K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100 middot10⁻sup1⁴

resulta maacutes sencillo calcular el pH de la relacioacuten

pK = pH + pOH = 1400

que se obtiene de la anterior sin maacutes que aplicar logaritmos y usar las defniciones de pH y pOH

pOH = ndashlog[OH⁻] = ndashlog(261middot10⁻sup3) = 258

pH = 14 ndash 258 = 1142

Anaacutelisis Este pH es consistente con el esperado Si el amoniacuteaco fuera una base fuerte el pH de una disolucioacuten asymp05 moldmsup3 seriacutea pH asymp 14 + log 05 asymp 133 Una base deacutebil tendraacute un pH menos baacutesico maacutes proacuteximo a 7

9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calculaa) La constante de ionizacioacuten del aacutecidob) El pH de la disolucioacuten

(PAU Set 06)Rta a) Kₐ = 91middot10⁻⁵ b) pH = 22

Datos Cifras signifficativas 3

Cantidad (moles) de aacutecido monoproacutetico n(HA)₀ = 0100 moldmsup3

Volumen de la disolucioacuten V = 250 cmsup3 = 0250 dmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido α = 150 = 150middot10⁻sup2

Inficoacutegnitas

Constante de ionizacioacuten del aacutecido Kₐ

pH de la disolucioacuten pH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 13: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 13

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

Soluficioacuten

a) La concentracioacuten molar inicial del aacutecido es suponiendo que el volumen de disolucioacuten es el mismo que el de agua

[HA ]0=0100 mol HA

0250 dm3 =0400 mol AHdm3 D

El grado de disociacioacuten α es

α=n d

n0

Del grado de ionizacioacuten se calcula la cantidad de aacutecido disociado

n(HA) = α middot n₀(HA) = 150middot 10minus2 mol HA disoc

1 mol HA inic middot 0100 mol HA inic =150middot10minus3 mol HA disoc

con una concentracioacuten

[HA ]d=150 middot103 mol HA

0250 dm3 =600 middot10minus3 mol dm3

La ecuacioacuten es

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 0400 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 600middot10⁻sup3 rarr 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 0400 ndash 600middot10⁻sup3 = 0394 600middot10⁻sup3 600middot10⁻sup3 moldmsup3La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

600 middot10minus3 middot 600 middot10minus3

0394=914 middot 10minus5

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(600middot10⁻sup3) = 222

10 A 25 deg el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacuteci-do etanoico] vale 000955 Calcula

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 14: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 14

a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio

b) El pHc) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico

(PAU Set 05)Rta a) [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 19middot10⁻sup3 moldmsup3 [OH⁻]ₑ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3 b) pH = 27

c) Kₐ = 20middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Temperatura T = 25 deg = 298 K

Concentracioacuten de aacutecido etanoico [CH₃ndashCOOH]₀ = 020 moldmsup3

Grado de disociacioacuten del aacutecido etanoico α = 000965 = 95middot10⁻sup3

Inficoacutegnitas

Concentraciones de los iones [CH₃ndashCOO⁻]ₑ [H⁺]ₑ [OH⁻]ₑ

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de sustancia disociada n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) y b) Se han disociado

[CH₃ndashCOOH] = α middot [CH₃ndashCOOH]₀ =

= 95middot10minus3 mol CH3ndash COOH disoc

mol CH3 ndashCOOH inic middot 020

mol CH3 ndashCOOH inic

dm3 disolucioacuten=19middot10minus3 mol CH3 ndashCOOH disoc

dm3 disolucioacuten

Como el aacutecido etanoico es un aacutecido deacutebil se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 020 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 20middot10⁻sup3 rarr 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 020 ndash 20middot10⁻sup3 = 020 20middot10⁻sup3 20middot10⁻sup3 moldmsup3

Las concentraciones de iones acetato e hidrogeniones se sacan de la tabla

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 15: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 15

[CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

[H⁺]ₑ = 20middot10⁻sup3 moldmsup3

La concentracioacuten de iones hidroacutexido se deducen de la constante del producto ioacutenico del agua

pH + pOH = 14

Primero se calcula el pH

pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(20middot10⁻sup3) = 272

pOH = 1400 ndash 272 = 1128

[OH⁻] = 10⁻pOH = 10⁻sup1sup1sup2⁸ = 53middot10⁻sup1sup2 moldmsup3

c) La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 20 middot10minus3 middot20 middot10minus3

020=20 middot10minus5

Anaacutelisis Si se usasen maacutes cifras signifcativas el valor de la constante seriacutea 182middot10⁻⁵ maacutes parecido al valor ta-bulado

11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calculaa) La constante de ionizacioacutenb) El pH de la disolucioacutenc) iquestQeacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios

para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior(PAU Jun 04)

Rta a) Kₐ = 19middot10⁻⁴ b) pH = 29 c) V = 5 cmsup3 D NaOH

Datos Cifras signifficativas 3

Concentracioacuten de aacutecido deacutebil monoproacutetico HA [HA]₀ = 001060 moldmsup3

Grado de ionizacioacuten del aacutecido α = 130 = 0130

Concentracioacuten del hidroacutexido de sodio [NaOH] = 002060 moldmsup3

Volumen de aacutecido que se debe neutralizar Vₐ = 100 cmsup3

Inficoacutegnitas

pH de la disolucioacuten pH

Constante de acidez Kₐ

Volumen de NaOH que neutralizan 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido V

Otros siacutembolos

Concentracioacuten (moldmsup3) de aacutecido deacutebil que se disocia x

Cantidad de aacutecido disociado n

Cantidad inicial n₀

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido HₐA(aq) a H⁺(aq) + Aᵃ⁻(aq) K a=[H+]e

a middot [Aaminus]e[Ha A]e

pH pH = ndashlog[H⁺]

pOH pOH = ndashlog[OH⁻]

Producto ioacutenico del agua pH + pOH = 14

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 16: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 16

Eficuaficiones

Grado de disociacioacuten α=n d

n0

=[s ]d[s]0

Soluficioacuten

a) Se han disociado

[HA ]d=α middot [HA]0=0130mol HA disocmol HA inic

middot 00106 0mol HA inic

dm3 disolucioacuten=130middot 10minus3 mol HA disoc

dm3 disolucioacuten

Un aacutecido deacutebil monoproacutetico se disociaraacute en agua seguacuten la ecuacioacuten

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 001060 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 001060 ndash 130middot10⁻sup3 = 000867 130middot10⁻sup3 130middot10⁻sup3 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

130 middot10minus3 middot130 middot10minus3

00086 7=19 middot10minus4

b) pH = ndashlog[H⁺] = ndashlog(130middot10⁻sup3) = 289

c) La reaccioacuten de neutralizacioacuten entre el aacutecido monoproacutetico HA y el hidroacutexido de sodio NaOH es

HA(aq) + NaOH(aq) rarr NaA(aq) + H₂O(aq)

El volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002060 moldmsup3 de NaOH necesario para neutralizar 100 cmsup3 dedisolucioacuten de HA es

V=100 middot10minus3 dm3 D HA middot00106 0mol HA

1 dm3 D HAmiddot1 mol NaOH

1 mol HAmiddot

1 dm3 D NaOH00206 0mol NaOH

=50middot 10minus3 dm3 D NaOH

V = 50 cmsup3 D NaOH 002060 moldmsup3

12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno

(ioacuten oxonio)b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico

(PAU Jun 06)Rta a) [H⁺]ₑ = 001 moldmsup3 b) Kₐ = 17middot10⁻⁵

Datos Cifras signifficativas 2

Cantidad de aacutecido aceacutetico n(CH₃ndashCOOH) = 030 mol

Volumen de disolucioacuten V = 0050 dmsup3 = 0050 dmsup3

pH de la disolucioacuten pH = 200

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de iones hidroacutegeno [H⁺]ₑ

Constante de acidez del aacutecido aceacutetico Kₐ

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 17: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 17

Inficoacutegnitas

Concentracioacuten de la sustancia X [X]

Eficuaficiones

Constante de acidez del aacutecido aceacuteticoCH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq) K a=

[CH3minusCOOminus]emiddot [H+ ]e

[CH3minusCOOH ]epH pH = ndashlog[H⁺]

Soluficioacuten

a) Como pH = ndashlog[H⁺]

20 = ndashlog[H⁺]

[H⁺]ₑ = 10⁻sup2⁰ = 1middot10⁻sup2 moldmsup3 = 001 moldmsup3

b) La concentracioacuten inicial (antes de disociarse) de aacutecido aceacutetico es

[CH3minusCOOH ]0=n (CH3 COOH)

V=

030 mol CH3minusCOOH

0050 dm3 D=60 mol CH3COOH dm3 D

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten de disociacioacuten

CH₃ndashCOOH(aq) H⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

se deduce que la concentracioacuten de aacutecido aceacutetico disociado [CH₃ndashCOOH] es la misma que la de iones hi-droacutegeno producidos [H⁺]ₑ y la de iones acetato [CH₃ndashCOO⁻]ₑ

[CH₃ndashCOOH] = [H⁺]ₑ = [CH₃ndashCOO⁻]ₑ = 001 moldmsup3

Escribiendo en una tabla las concentraciones de cada especie

Concentracioacuten CH₃ndashCOOH H⁺ CH₃ndashCOO⁻

[X]₀ inicial 60 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada 001 rarr 001 001 moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 60 ndash 001 = 60 001 001 moldmsup3

La constante de equilibrio Kₐ es

K a=[CH3minusCOOminus]emiddot [H

+ ]e[CH3minusCOOH ]e

= 001 middot001

60=17middot 10minus5

loz CUESTIONES

1 Indica seguacuten la teorQuiacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-basea) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺

(PAU Set 11)

Soluficioacuten

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegeno

Sustancia CO₃sup2⁻ HPO₄sup2⁻ H₃O⁺ NH₄⁺

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 18: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 18

Aacutecido radic radic radic

Base radic radic

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) PO₄sup3⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

HPO₄sup2⁻(aq) + H₂O(l) H₂PO₄⁻(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La reaccioacuten aacutecido-base del ioacuten oxonio (H₃O⁺) seriacutea la cesioacuten del ioacuten hidroacutegeno H⁺ a otra moleacutecula de agua pero como los productos de la reaccioacuten son los mismos que los reactivos no es una reaccioacuten quiacutemica nada cambia

2 b) Utilizando la teorQuiacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disolu-ciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base

(PAU Jun 16)

Soluficioacuten

b) La teoriacutea de Broumlnsted y Lowry clasifca las substancias como aacutecidas o baacutesicas por su tendencia a ceder o ganar iones hidroacutegenoCO₃sup2⁻ baacutesica Su reaccioacuten con una sustancia anfoacutetera como el agua seriacutea

CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)

base aacutecido aacutecido conj base conj

Acepta un ioacuten hidroacutegenoHCl y NH₄⁺ aacutecidos

HCl(aq) + H₂O(l) Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

aacutecido base base conj aacutecido conj

Ceden iones hidroacutegeno

3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amonia-co Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 15)

Soluficioacuten

CH₃NH₂(aq) + H₂O(l) CH₃NH₃⁺(aq) + OH⁻(aq)

Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃NH₂ H₂O OH⁻ CH₃NH₂ CH₃NH₃⁺

4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguien-tes especies quQuiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻b) Indica los pares aacutecidobase conjugados

(PAU Jun 11)

Soluficioacuten

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 19: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 19

a)

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

CN⁻(aq) + H₂O(l) HCN(aq) + OH⁻(aq)

En la defnicioacuten aacutecido-base de Broumlnsted-Lowry un aacutecido es la substancia que cede un ioacuten hidroacutegeno a una base siendo los productos de la reaccioacuten sus especies conjugadas Un proceso aacutecido-base es solo un inter-cambio de iones hidroacutegenob)Sustancia Aacutecido Base conjugada Base Aacutecido conjugado

CH₃COOH CH₃COOH CH₃COO⁻ H₂O H₃O⁺

NH₃ H₂O OH⁻ NH₃ NH₄⁺

NH₄⁺ NH₄⁺ NH₃ H₂O H₃O⁺

CN⁻ H₂O OH⁻ CN⁻ HCN

5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-basea) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l) b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)

(PAU Set 13)

Soluficioacuten

a) HCl(aq) + OH⁻(aq) Cl⁻(aq) + H₂O(l)El ioacuten cloruro Cl⁻ es la base conjugada del aacutecido clorhiacutedrico HClEl H₂O es el aacutecido conjugado de la base OH⁻ (ioacuten hidroacutexido)b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) HCO₃⁻(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten hidrogenocarbonato HCO₃⁻ es el aacutecido conjugado de la base CO₃sup2⁻ (ioacuten carbonato)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)c) HNO₃(aq) + H₂O(l) NO₃⁻(aq) + H₃O⁺(aq)El ioacuten nitrato NO₃⁻ es la base conjugada del aacutecido niacutetrico HNO₃El ioacuten oxonio H₃O⁺ es el aacutecido conjugado de la base H₂O (agua)d) NH₃(aq) + H₂O(l) NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)El ioacuten amonio NH₄⁺ es el aacutecido conjugado de la base NH₃ (amoniacuteaco)El ioacuten hidroacutexido (OH⁻) es la base conjugada del aacutecido H₂O (agua)

6 Justifica si esta afirmacioacuten es correctaa) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base

conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua(PAU Jun 14)

Soluficioacuten

a) Correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 20: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 20

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴

7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctasa) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son igualesb) El pH de la disolucioacuten es 1

(PAU Jun 12)

Soluficioacuten

a) Aproximadamente correcta Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en io-nes A⁻ y H⁺ El ioacuten hidroacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

De la estequiometriacutea de la reaccioacuten se ve que las cantidades de los iones A⁻ y H₃O⁺ en el equilibrio son las mismasPero ademaacutes de este proceso de disociacioacuten tambieacuten ocurre la disociacioacuten del agua

2 H₂O(l) OH⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

que tambieacuten produce iones oxonio aunque en mucha menor cantidad La constante de ionizacioacuten del agua vale K = 1middot10⁻sup1⁴ mientras que la constante de acidez de un aacutecido como el aceacutetico es del orden de 10⁻⁵ La concentracioacuten de iones oxonio aportados por el agua en medio aacutecido es despreciable frente a los que pro-duce el aacutecido deacutebil La afrmacioacuten es aproximadamente correcta pero no lo es estrictamente

b) Incorrecta Una disolucioacuten de aacutecido fuerte de concentracioacuten 01 moldmsup3 produciriacutea una concentracioacuten de iones oxonio tambieacuten 01 moldmsup3 al estar totalmente disociado

HA(aq) + H₂O(l) rarr A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

por lo que el pH seriacutea 1

pH = -log[H⁺] = -log[H₃O⁺] = -log 01 = 1

Pero un aacutecido deacutebil estaacute parcialmente ionizado la concentracioacuten de iones oxonio seriacutea menor que 01 moldmsup3 y el pH mayor que 1

Concentracioacuten HA H₃O⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

Si la constante de acidez del aacutecido deacutebil es Kₐ la concentracioacuten x de iones oxonio en el equilibrio se obtiene

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

x middotx01minusx

= x2

01minusx

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 21: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 21

Si la concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado fuese despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3

xasympradicK a middot 01

Un valor de la constante de acidez como la del aacutecido aceacutetico Kₐ asymp 10⁻⁵ dariacutea una concentracioacuten

x asymp 10⁻sup3 moldmsup3

y un pH asymp 3

8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C)que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concen-tracioacuten a una temperatura de 25 deg Uno de los vasos contiene unadisolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta

(PAU Set 16)

Soluficioacuten

A es KCl B es HCl y C es CH₃CH₂COOHHCl El aacutecido clorhiacutedrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado Su pH seraacute aacutecido (lt7)CH₃CH₂COOH El aacutecido propanoico tambieacuten tiene un pH aacutecido pero como es un aacutecido deacutebil su pH seraacute menos aacutecido que el del HClKCl El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte y de una base fuerte Su pH seraacute neutro (7)

9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Ra-zona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte

(PAU Set 14)

Soluficioacuten

a) El aacutecido maacutes fuerte es HALa fuerza de un aacutecido se mide por su grado de disociacioacuten α que depende de la constante de acidezAsiacute para un aacutecido HA que se disocia

HA(aq) H⁺(aq) + A⁻(aq)

la constante de acidez es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

El grado de disociacioacuten α es la fraccioacuten de aacutecido que se ha disociado

α=[HA]d[HA ]0

=[H+]e[HA ]0

Si suponemos que la concentracioacuten inicial de aacutecido es c₀ se puede escribirConcentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Se ve que a mayor valor de la constante de acidez Kₐ mayor seraacute el grado de disociacioacuten α

Vaso de precipitados A B C

pH 70 15 40

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 22: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 22

10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las si-guientes afirmacionesa) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugadab) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante

(PAU Set 12)

Soluficioacuten

a) Falsa Cuando un aacutecido HA deacutebil se disuelve en agua se ioniza parcialmente en iones A⁻ y H⁺ El ioacuten hi-droacutegeno se une a una moleacutecula de agua para formar el ioacuten oxonio H₃O⁺

HA(aq) + H₂O(l) A⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

La constante de acidez del aacutecido AH deacutebil en funcioacuten de las concentraciones es

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e

La base conjugada seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry es el ioacuten A⁻ En disoluciones de las sales del aacutecido HA el ioacuten A⁻ se encuentra en equilibrio que se puede expresar por

A⁻(aq) + H₂O(l) HA(aq) + OH⁻(aq)

La constante de basicidad de esta base es

K b=[HA ]emiddot[OH

minus]e[Aminus]e

Si multiplicamos ambas constantes obtenemos

K a middotK b=[Aminus]e middot [H+ ]e

[HA]emiddot[HA ]emiddot [OHminus]e

[Aminus]e=[H+]emiddot [OHminus]e=K w

la constante de ionizacioacuten del agua que vale K = 1middot10⁻sup1⁴ Como la constante de acidez del aacutecido vale 1middot10⁻⁵ la de su base conjugada vale

K b=K w

K a

=1 middot10minus14

1middot10minus5=1 middot10minus9ltK a

que es menor

b) Falsa El grado de disociacioacuten α del aacutecido AH es el cociente entre la concentracioacuten de aacutecido disociado y la concentracioacuten inicial

α=[AH]d[AH ]0

=[H+ ]d[AH ]0

Si suponemos una concentracioacuten de aacutecido [HA] = 01 moldmsup3 la concentracioacuten de iones hidroacutegeno en el equilibrio se puede calcular de

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial 01 asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada x rarr x x moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio 01 ndash x x x moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

xmiddot x01minusx

= x2

01minusx=1 middot10minus5

La concentracioacuten x de aacutecido deacutebil disociado es despreciable frente a la concentracioacuten 01 moldmsup3 x ltlt 01

xasympradic1 middot 10minus5 middot01=1middot10minus3 mol dm3≪01 mol dm3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 23: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 23

y el grado de disociacioacuten valdriacutea

α= 1 middot10minus3

01=001=1

Si se diluye a la cuarta parte [HA] = 0025 moldmsup3

x asympradic1 middot 10minus5middot 0025=5middot10minus4 mol dm3≪0025 mol dm3

y el nuevo grado de disociacioacuten seriacutea

α =5 middot10minus4

0025=005=5

Cuanto maacutes diluida es la disolucioacuten mayor es el grado de disociacioacuten

(Si llamamos c₀ a la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido HA la concentracioacuten c de aacutecido disociado se puede expresar en funcioacuten de grado α de disociacioacuten como c = α middot c₀ y las concentraciones en el equilibrio seriacutean

Concentracioacuten HA H⁺ A⁻

[X]₀ inicial c₀ asymp 0 0 moldmsup3

[X] disociada o formada α middot c₀ rarr α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

[X]ₑ en el equilibrio c₀ (1 ndashα) α middot c₀ α middot c₀ moldmsup3

K a=[Aminus]e middot [H+]e

[H A ]e =

(c 0middotα )2

c 0(1minusα)=

c 0 middotα 2

1minusα

Si el grado de disociacioacuten α es sufcientemente pequentildeo α lt 005 = 5 queda

αasympradicK a

c 0

y se ve que el grado de disociacioacuten aumenta cuanto menor sea la concentracioacuten inicial del aacutecido)

11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacutenacetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido nQuiacutetrico y cloruro de potasioFormula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta

(PAU Set 06)

Soluficioacuten

El aacutecido niacutetrico es un aacutecido fuerte y estaacute totalmente disociado

HNO₃(aq) rarr H⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El cloruro de potasio es una sal neutra que procede de un aacutecido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH) Los iones cloruro (Cl⁻) y potasio (K⁺) son especies deacutebiles que no pueden hidrolizar el aguaEl acetato de sodio es una sal que procede de una base fuerte (NaOH) y un aacutecido deacutebil (CH₃ndashCOOH) Se di-socia totalmente en agua

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

pero el ioacuten acetato (base conjugada del aacutecido aceacutetico) es lo sufcientemente fuerte como para romper las moleacuteculas de agua

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) CH₃ndashCOOH(aq) + OH⁻(aq)

dando un pH baacutesico

12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas dea) Acetato de sodio [etanoato de sodio]

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 24: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 24

b) Nitrato de amonio(PAU Jun 15 Set 10)

Soluficioacuten

El nitrato de amonio tendraacute caraacutecter aacutecidoAl disolverse el nitrato de amonio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NH₄NO₃(aq) rarr NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq)

El ioacuten nitrato proviene de un aacutecido fuerte (el aacutecido niacutetrico) y el posible equilibrio

NO₃⁻(aq) + H₂O(l) larr OH⁻(aq) + HNO₃(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten amonio proviene de una base deacutebil (el amoniacuteaco) y se hidroliza

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones oxonio lo que confere a la disolucioacuten un caraacutecter aacutecido

El acetato de sodio tendraacute caraacutecter baacutesicoAl disolverse el acetato de sodio (compuesto ioacutenico) sus iones se solvataraacuten y separaraacuten

NaCH₃ndashCOO(aq) rarr Na⁺(aq) + CH₃ndashCOO⁻(aq)

El ioacuten sodio proveen de una base fuerte (el hidroacutexido de sodio) y el posible equilibrio

Na⁺(aq) + H₂O(l) larr NaOH(aq) + H₃O⁺(aq)

estaacute totalmente desplazado hacia la izquierda No se hidrolizaPero el ioacuten acetato proveen de uno aacutecido deacutebil (el aacutecido aceacutetico) y se hidroliza

CH₃ndashCOO⁻(aq) + H₂O(l) OH⁻(aq) + CH₃ndashCOOH(aq)

Este equilibrio produce exceso de iones hidroacutexido lo que da a la disolucioacuten un caraacutecter baacutesicoiquestPor queacute el aacutecido niacutetrico es fuerte mientras el aacutecido aceacutetico es deacutebil Los hidroacutegenos de los aacutecidos estaacuten unidos a los oxiacutegenos mediante un enlace covalente OndashH polarizado O⁻δlarrH⁺δ Los otros oxiacutegenos unidos al aacutetomo central (en el caso del aacutecidos niacutetrico) ejercen un efecto inductivo que debilita el enlace OH ha-ciendo que rompa maacutes faacutecilmente y la disociacioacuten es praacutecticamente completa mientras que en el caso del aacutecido aceacutetico es mucho maacutes deacutebil puesto que solo tiene un oxiacutegeno maacutes y su efecto inductivo se reparte entre los dos carbonosiquestPor queacute el hidroacutexido de sodio es una base fuerte mientras que el amoniacuteaco es una base deacutebil El hidroacutexidode sodio es un compuesto ioacutenico que al disolverse en agua libera iones hidroacutexido que en disolucioacuten acuosa es la base maacutes fuerte El amoniacuteaco es un compuesto con un par de electrones no enlazantes sobre elnitroacutegeno que compite con el agua los por los aacutetomos de hidroacutegeno solo una pequentildea parte de las moleacutecu-las de amoniacuteaco consiguen captar este hidroacutegeno

NH₃ + H₂O [HNH₃]⁺ + [OH]⁻

13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro(PAU Set 14)

Soluficioacuten

b) Al disolverse en agua el cloruro de amonio produce

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

Como el ioacuten NH₄⁺ procede del hidroacutexido de amonio NH₄OH que es una base deacutebil se comporta como un aacutecido relativamente fuerte frente al agua

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

La concentracioacuten de iones oxonio en la disolucioacuten aumenta y el pH de la disolucioacuten seraacute aacutecido

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 25: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 25

14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaza) Antildeadir NaCl a la disolucioacutenb) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten

(PAU Jun 08)

Soluficioacuten b

El cloruro de amonio es una sal electrolito que estaacute totalmente ionizada disuelta en agua

NH₄Cl(aq) rarr NH₄⁺(aq) + Cl⁻(aq)

El ioacuten amonio es el aacutecido conjugado del amoniacuteaco que es una base deacutebil Por tanto el ioacuten amonio reaccionacon el agua seguacuten el equilibrio de hidroacutelisis

NH₄⁺(aq) NH₃(aq) + H⁺(aq)

La adicioacuten del ioacuten cloruro no afecta a este equilibrio pero siacute la de amoniacuteaco que desplaza el equilibrio ha-cia la formacioacuten de ioacuten amonio La constante de acidez del equilibrio solo depende de la temperatura y si esta no variacutea es constante

K a=[NH3]emiddot [H

+]e[NH4

+]e

Si antildeadimos amoniacuteaco para que Kₐ mantenga su valor ha de disminuir la concentracioacuten de iones hidroacute-geno y aumentar la de iones amonio El grado de hidroacutelisis disminuye

loz LABORATORIO

1 Explica detalladamentea) iquestCoacutemo prepararQuiacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten

1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhQuiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3b) iquestCoacutemo valorarQuiacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes

caacutelculos(PAU Set 06)

Rta a) V = 40 cmsup3 D comercial 500 cmsup3 D preparada b) V = 10 cmsup3 NaOH 10 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

Caacutelculos Para preparar por ejemplo 500 cmsup3 (= 0500 dmsup3) de disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl que contiene

n(HCl) = 1 [mol HCl dmsup3 D] middot 0500 [dmsup3 D] = 05 mol HCl

Esa cantidad de aacutecido clorhiacutedrico debe esta contenida en el volumen V de clorhiacutedrico comercial que hay que medir

V=05 mol HCl365 g HCl1 mol HCl

100 g D38 g HCl

1 cm3 D119 g D

=40 cm3 D (disolucioacuten de HCl comercial)

Si aceptamos las cifras signifcativas del dato la concentracioacuten de la disolucioacuten es aproximada (1 moldmsup3 se entiende que es 1 plusmn 1 moldmsup3) y se utilizariacutea material de medida no demasiado precisoProcedimiento para concentracioacuten aproximada Se miden 40 cmsup3 de disolucioacuten de clorhiacutedrico comercial en una probeta de 50 cmsup3 se vierten en otra probeta de 500 cmsup3 y se completa con agua hasta los 500 cmsup3 pro-curando que el menisco del liacutequido en ambos casos esteacute enrasado con la liacutenea de medicioacuten El contenido se pasa a un frasco con tapa se tapa se voltea varias veces y se etiqueta HCl 1 moldmsup3 y la fecha)Material Probetas de 50 cmsup3 (1) y de 500 cmsup3 (1) frasco con tapa y etiquetas

Si por otro lado suponemos que los datos son maacutes precisos de lo que parecen para preparar una disolu-cioacuten 100 moldmsup3 el material seriacutea de maacutes precisioacuten y el procedimiento seriacutea otroProcedimiento para concentracioacuten exacta Se llena una bureta de 50 cmsup3 con HCl comercial por encima delcero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 404 cmsup3 sobre

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 26: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 26

un matraz aforado de 500 cmsup3 que contiene agua hasta la mitad y se rellena el matraz aforado con agua hasta cerca del enrase Las uacuteltimas gotas se antildeaden con un cuentagotas hasta que la parte inferior del me-nisco esteacute a la altura de la linea de enrase Se tapa el matraz aforado y se voltea varias veces para homoge-neizar El contenido se pasa a un frasco y se etiqueta HCl 100 moldmsup3 y la fecha)Material Bureta de 50 cmsup3 (1) matraz aforado de 500 cmsup3 (1) cuentagotas frasco con tapa y etiquetas

Para valorar la disolucioacuten 1 moldmsup3 de HCl empleariacutea una disolucioacuten 100 moldmsup3 de NaOHLa reaccioacuten ajustada seriacutea

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de HCl 1 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=100 cm3 D HCl1 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH100 mol NaOH

=10 cm3 D NaOH

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agi-ta Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volu-men de NaOH gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlen-meyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenme-yer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Aho-ra se deja caer el HCl gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfaleiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medi-das que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de HClSi los voluacutemenes medidos fueron 98 99 y 100 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 99 cmsup3 D NaOH

La concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

[HCl ]=99 cm3 D NaOH

100 cm3 D HCl

1 mol NaOH

100 dm3 D NaOH

1 mol HCl1 mol NaOH

=099 mol HCldm3 D

2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de con-centracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuteri-co de concentracioacuten 108 moldmsup3b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten ante-rior

(PAU Set 14)Rta a) V = 108 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos previos a la valoracioacuten Para neutralizar 100 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 108 moldmsup3 se ne-cesitaraacuten

V=100 cm3 D H 2 SO4

108 mol H2 SO4

1000 cm3 D H2 SO4

2 mol NaOH1 mol H2 SO4

1000 cm 3 D NaOH200 mol NaOH

=108 cm3 D NaOH

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 27: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 27

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten permaneceraacute incolora Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 200 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre el er-lenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos cho-rros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el contenido del erlenmeyer adquiera un color rosado Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 112 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el ma-traz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 105 cmsup3) Ahora se deja caer el H₂SO₄ gota a gota mientras se rota el erlenmeyer hasta que la fenolfa-leiacutena cambie de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el va-lor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutena

3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neu-tralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalenciab) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Jun 14)Rta a) V = 161 cmsup3 D

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

H₂SO₄(aq) + 2 NaOH(aq) rarr Na₂SO₄(aq) + 2 H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 200 cmsup3 de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=200 cm3 D H 2SO40245 mol H2SO41000 cm3 D H2SO4

2 mol NaOH1 mol H2SO4

1000 cm3 D NaOH0610 mol NaOH

=161 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute sulfato de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H`+] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de H₂SO₄ y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de co-lor amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 15 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 28: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 28

pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 169 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 200 cmsup3 de H₂SO₄ con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 165 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al er-lenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

4 a) iquestQeacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equi-valenciab) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valo-racioacuten

(PAU Set 12)Rta a) V = 20 cmsup3 D NaOH

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Para neutralizar 10 cmsup3 de HCl 020 moldmsup3 se necesitaraacuten

V=10 cm3 D HCl020 mol HCl

1000 cm3 D HCl

1 mol NaOH1 mol HCl

1000 cm3 D NaOH010 mol NaOH

=20 cm3 D NaOH

El pH en el punto de equivalencia seraacute 7 ya que teoacutericamente todo el aacutecido ha sido neutralizado y solo ha-braacute cloruro de sodio disuelto y agua El producto ioacutenico del agua es

H₂O(l) H⁺(aq) + OH⁻(aq)

K = [H⁺] middot [OH⁻] = 100middot10⁻sup1⁴

Cuando no hay exceso de aacutecido ni de base las concentraciones de los iones hidroacutegeno e hidroacutexido son iguales

[H⁺] = [OH⁻]

y la concentracioacuten de iones hidroacutegeno es

[H+ ]=radicK w=radic100 middot 10minus14=100 middot10minus7 mol dm3

por lo que el pH = -log[H⁺] = 70( En la praacutectica el indicador aacutecido-base vira alrededor del punto de equivalencia con un margen de 1 uni-dad de pH por lo que si usamos el indicador adecuado azul de bromotimol solo podemos decir que el pH estaraacute comprendido entre 6 y 8)

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vierten en un ma-traz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se volveraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 010 moldmsup3 por encimadel cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 19 cmsup3 so-bre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de NaOH en peque-ntildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer pase a

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 29: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 29

azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 202 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromo-timol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medidoantes (p ej 197 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movi-miento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximanMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

5 Explica coacutemo determinarQuiacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos

(PAU Jun 07)

Soluficioacuten

Se llena una bureta de 25 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del cero y se abre la llave hasta que la disolucioacuten alcance el ceroSe miden con otra pipeta 1000 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH 001 moldmsup3 Se pasan a un matraz erlenmeyer y se le antildeaden dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutena La disolucioacuten debe tomar un color rosaSe coloca el erlenmeyer sobre un papel blanco que resalte el color rosa de la disolucioacuten y se coloca debajo de la bureta que contiene el HCl Se abre la llave dejando caer el HCl en el erlenmeyer en chorros y se agitahasta que el color rosa desaparezca Se anota el valor del volumen de HCl gastadoSe tira el contenido del erlenmeyer y se lava Se vuelven a medir con la pipeta 1000 cmsup3 del NaOH y se vierten en el erlenmeyer antildeadieacutendole dos gotas de fenolfaleiacutena Se vuelve a llenar la bureta con HCl dilui-do y se pone a ceroSe coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta un cmsup3 menos que el volumen gastado la pri-mera vez Se agita el erlenmeyer y se deja gotear el clorhiacutedrico removiendo continuamente hasta que el color rosa desaparezca Se anota este valor como V₁Se repite el proceso otras dos veces tomando voluacutemenes V₂ y V₃ Si los tres valores son lo sufcientemente proacuteximos (plusmn02 cmsup3) se halla el valor medio Si no se desprecia el maacutes alejado y se toma la media de los otros dosLa concentracioacuten del HCl se calcula por estequiometriacutea Al reaccionar el clorhiacutedrico con el hidroacutexido de so-dio mol a mol la cantidad de clorhiacutedrico que reacciona es la misma que la del hidroacutexido de sodio

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

[HCl ]= n (HCl)V (D HCl)

= n (NaOH)V (D HCl)

=V m middot [NaOH ]V (D HCl )

=V m dm3middot 0010600 moldm3

0010600 dm3 =V m mol HCl dm3 D

donde V es el volumen medio gastado de clorhiacutedrico en dmsup3

6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material

empleadob) Escribe la reaccioacuten quQuiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base

(PAU Set 09)Rta b) [NaOH] = 004060 moldmsup3

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 30: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 30

Soluficioacuten

a) Se miden con una pipeta de 20 cmsup3 20 cmsup3 de la disolucioacuten de NaOH y se vaciacutean en un matraz erlenme-yer de 250 cmsup3 Se le echan dos gotas de disolucioacuten de fenolfaleiacutenaSe llena la bureta de 50 cmsup3 con la disolucioacuten de HCl por encima del 0 y se abre la llave hasta que el pico dela bureta quede lleno y el nivel del HCl esteacute en 0

b) HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

CaacutelculosLa molaridad (nombre desaconsejado por la IUPAC) es la concentracioacutendel soluto en moldmsup3

Cantidad de HCln(HCl) = 20middot10⁻sup3 dmsup3 D middot 010 mol HCl dmsup3 D = 20middot10⁻sup3 mol HCl

Cada mol de HCl reacciona con un mol de NaOH por lo que la cantidadde NaOH contenida en los 50 cmsup3 de disolucioacuten es la misma y la con-centracioacuten de NaOH es

[NaOH ]=20 middot10minus3 mol NaOH

50 middot10minus3 dm3 =0040 mol NaOH dm3

7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una di-solucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugarb) Indica el material y reactivos necesarios asQuiacute como el procedimiento para llevar a cabo la

valoracioacuten(PAU Set 13)

Rta a) [HCl] = 000163 moldmsup3

Soluficioacuten

a) La reaccioacuten ajustada es

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

Caacutelculos Si se han gastado 181 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3 lacantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=181 cm 3 D NaOH0125 mol NaOH

1000 cm 3 D NaOH=226 middot10minus3 mol NaOH

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=226middot10minus3 mol NaOH1 mol HCl

1 mol NaOH=226middot10minus3 mol HCl

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de HCl es

[HCl ]=226 middot10minus3 mol HCl

200 cm 3 D HCl

103 cm3

100 dm3=0113 mol HCl dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta de 20 cmsup3 se miden 200 cmsup3 de disolucioacuten de HCl y se vier-ten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol y la disolucioacuten se vol-veraacute de color amarillo Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0125 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 17 cmsup3 sobre el erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la di-solucioacuten de NaOH en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del conte-nido del erlenmeyer pase a azul Se anota el volumen de NaOH gastado (p ej 185 cmsup3) y se tira el conteni-

50

40

30

20

10

0

Buretade 50 cmsup3con HCl

Erlenmeyerde 250 cmsup3con 50 cmsup3de NaOH edos gotas de fenolfaleQuiacutena

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 31: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 31

do del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con NaOH hasta el cero Se miden otros 20 cmsup3 de HCl con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de azul de bromotimol Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 180 cmsup3) Ahora se deja caer el NaOH gota a gota mientras se im-prime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que el indicador vire de color Se anota este valor Serepite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproxi-manMaterial Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 20 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de azul de bromotimolLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias enlas que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 9897 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la baseb) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten

(PAU Set 10)Rta a) [NaOH] = 0098 moldmsup3

Soluficioacuten

Caacutelculo de la concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOHSi los voluacutemenes medidos de la disolucioacuten de HCl fueron 98 97 y 99 cmsup3 el valor correcto seraacute la media

V = 98 cmsup3 D HCl

La concentracioacuten de la disolucioacuten de NaOH se calcula de la estequiometriacutea de la reaccioacuten

HCl(aq) + NaOH(aq) rarr NaCl(aq) + H₂O(l)

La cantidad de aacutecido clorhiacutedrico que reacciona es

n(HCl)=98 cm3 D HCl010 mol HCl

1000 cm3 D HCl=98 middot10minus4 mol HCl

La cantidad de hidroacutexido de sodio que reacciona es

n(NaOH)=98middot 10minus4 mol HCl1 mol NaOH1 mol HCl

=98middot10minus4 mol NaOH

Y la concentracioacuten de la disolucioacuten de hidroacutexido de sodio es

[NaOH ]=98 middot10minus4 mol NaOH

100 cm3 D NaOH

103 cm 3

100 dm3=0098 mol NaOH dm3 D

Procedimiento de valoracioacuten Con una pipeta se miden 10 cmsup3 de disolucioacuten de NaOH y se vierten en un matraz erlenmeyer de 100 cmsup3 Se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena y la disolucioacuten se volveraacute de color rosa fucsia Se llena una bureta de 25 cmsup3 con disolucioacuten de HCl 0100 moldmsup3 por encima del cero Se abre la llave hasta que el pico de la bureta esteacute lleno y el nivel en cero Se dejan caer 9 cmsup3 sobre lo erlenmeyer y se agita Se abre la llave de la bureta para dejar caer la disolucioacuten de HCl en pequentildeos chorros mientras se hace rotar al erlenmeyer hasta que el color del contenido del erlenmeyer desaparezca Se anota el volumen de HCl gastado (p ej 102 cmsup3) y se tira el contenido del erlenmeyer y se lava el matraz Se vuelve a llenar la bureta con HCl hasta el cero Se miden otros 10 cmsup3 de NaOH con la pipeta se vierten en el erlenmeyer (lavado pero no necesariamente seco) y se antildeaden dos gotas de fenolfaleiacutena Se coloca el erlenmeyer bajo la bureta y se abre la llave hasta dejar caer casi todo el volumen medido antes (p ej 97 cmsup3) Ahora se dejacaer el HCl gota a gota mientras se imprime al erlenmeyer un movimiento de rotacioacuten hasta que la fenol-faleiacutena pierda el color Se anota este valor Se repite otras dos veces y se toma como volumen correcto el valor medio de las medidas que maacutes se aproximan

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 32: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 32

Material Bureta (1) de 25 cmsup3 (graduada en 01 cmsup3) pipeta (1) de 10 cmsup3 con aspirador matraz erlenmeyer (1) de 100 cmsup3 disolucioacuten de fenolfaleiacutenaLa bureta es un tubo estrecho graduado con una boca superior algo maacutes ancha para llenarlo y una llave de paso en la parte inferior para poder vaciarlaLa pipeta es tambieacuten un tubo estrecho que puede ser graduado o tener una marca de aforo Se llena al aspi-rar con una especie de jeringa cuando la boca inferior maacutes estrecha estaacute sumergida en la disolucioacutenEl matraz erlenmeyer es un recipiente con forma de tronco de cono con la boca maacutes estrecha que el fondo para no salpicar al removerlo con un movimiento circular

9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizarQuiacuteas y coacutemo lo em-plearQuiacuteas en una valoracioacuten ExplQuiacutecalo con un ejemplo

Disponemos de 20 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhQuiacutedrico de concentracioacuten 01 moldmsup3 que se neutralizan exactamente con 10 cmsup3 de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten desconocida Determina la concentracioacuten de la base describiendo con detalle el material indicador y las operaciones a realizaren el laboratorio

(PAU Jun 04)Rta [NaOH] = 02 moldmsup3

10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el la-boratorio

(PAU Set 04)

Soluficioacuten

Material gradilla con tubos de ensayo varilla de vidrio vaso de precipitados1 Mediante papel indicador de pH universal Se disuelve la sustancia en agua y con una varilla de vidrio setoma una gota y se toca un trozo de papel indicador de pH universal Si el pH es inferior a 7 el pH seraacute aacuteci-do Si el pH es superior a 7 el pH seraacute baacutesico2 Con tintura de tornasol Se disuelve la sustancia en agua y se pone una muestra de unos 5 cmsup3 en un tubo de ensayo Se antildeaden dos gotas de tintura de tornasol Si toma color rojo (pH lt 6) la sustancia es aacuteciday si es azul (pH gt 8) la sustancia es baacutesicaPara preparar la disolucioacuten se vierte la sustancia en un vaso de precipitados que contenga agua y se re-vuelve con una varilla de vidrio

11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones se-ntildealando las caracterQuiacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

(PAU Jun 05)

Soluficioacuten

Con indicadores aacutecido-base como la fenolfaleiacutena o el tornasol o el anaranjado de metilo que adoptan dis-tinto color seguacuten el pH Por ejemplo la fenolfaleiacutena es incolora a pH lt 8 pero toma un color rosa intenso siel pH gt 10Con papel indicador universal que va de un color rojo intenso a pH =1 hasta color azul oscuro para pH gt 11Con un pHmetro que consta de una sonda que se introduce en la disolucioacuten conectada a un indicador con una pantalla digital en la que aparece el valor del pH El pHmetro se calibra previamente en disoluciones reguladoras de pH constante 4 y 7

Un indicador es una especie aacutecida o base deacutebil en la que la forma ionizada tiene distinto color que la forma neutraSuponiendo un indicador aacutecido el equilibrio seraacute

HIn H⁺ + In⁻ incoloro rosa

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
Page 33: Ácido-base_es

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 33

En un medio aacutecido con altas concentraciones de iones H⁺ el equilibrio se desplaza hacia la forma molecu-lar incolora pero en medio baacutesico el equilibrio se desplaza hacia la forma coloreada disociadaSe suele notar diferencia de color cuando la concentracioacuten de una de las formas es unas 10 veces mayor que la otra por lo que el cambio de color no es brusco sino que ocurre en un intervalo de viraje que suele ser de 2 unidades de pH

ACLARACIONES

Los datos de los enunciados de los problemas no suelen tener un nuacutemero adecuado de cifras signifcativasPor eso he supuesto que los datos tienen un nuacutemero de cifras signifcativas razonables casi siempre tres ci-fras signifcativas Menos cifras dariacutean resultados en ciertos casos con amplio margen de incertidumbre Asiacute que cuando tomo un dato como V = 1 dmsup3 y lo reescribo comoCifras signifcativas 3V = 100 dmsup3lo que quiero indicar es que supongo que el dato original tiene tres cifras signifcativas (no que las tenga enrealidad) para poder realizar los caacutelculos con un margen de incertidumbre maacutes pequentildeo que el que tendriacutea si lo tomara tal como lo dan (1 dmsup3 tiene una sola cifra signifcativa y una incertidumbre relativa del iexcl100 Como las incertidumbres se acumulan a lo largo del caacutelculo la incertidumbre fnal seriacutea inadmisi-ble Entonces iquestpara queacute realizar los caacutelculos Con una estimacioacuten seriacutea sufciente)

Cuestiones y problemas de las Pruebas de Acceso a la Universidad (PAU) en GaliciaRespuestas y composicioacuten de Alfonso J Barbadillo MaraacutenAlgunos caacutelculos se hicieron con una hoja de caacutelculo OpenOfce (o LibreOfce) del mismo autorAlgunas ecuaciones y las foacutermulas orgaacutenicas se construyeron con la extensioacuten CLC09 de Charles Lalanne-CassouLa traduccioacuten aldesde el gallego se realizoacute con la ayuda de traducindote de Oacutescar Hermida LoacutepezSe procuroacute seguir las recomendaciones del Centro Espantildeol de Metrologiacutea (CEM)

QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color
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QQuiacutemica PAU AacuteCIDOS Y BASES 34

SumarioAacuteCIDOS Y BASES 1

PROBLEMAS 1AacuteCIDOBASE DEacuteBIL1

CUESTIONES 17LABORATORIO 25

Iacutendice de exaacutemenes PAU2004

Jun 0415 32Set 0432

2005Jun 0532Set 0514

2006Jun 0616Set 0612 23 25

2007Jun 0729

2008Jun 083 25Set 085

2009Set 0929

2010Jun 1011Set 1024 31

2011Jun 111 18Set 116 17

2012Jun 1220Set 1222 28

2013Jun 132Set 139 19 30

2014Jun 1419 27Set 1421 24 26

2015Jun 158 18 24Set 155

2016Jun 1618Set 1621

  • AacuteCIDOS Y BASES
    • loz PROBLEMAS
      • AacuteCIDOBASE DEacuteBIL
        • 1 Una disolucioacuten de amoniacuteaco de concentracioacuten 001 moldmsup3 estaacute ionizada en un 42
          • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
          • b) Calcula el pH y la K del amoniacuteaco
            • 2 Una disolucioacuten acuosa de aacutecido fluorhiacutedrico de concentracioacuten 25middot10⁻sup3 moldmsup3 estaacute disociada en un 40 Calcula
              • a) La constante de acidez
              • b) El pH y la concentracioacuten de iones hidroacutexido [OH⁻] de la disolucioacuten
                • 3 Si se disuelven 0650 g de un aacutecido orgaacutenico monoproacutetico de caraacutecter deacutebil de foacutermula HC₉H₇O₄ en un vaso con agua hasta completar 250 cmsup3 de disolucioacuten indica
                  • a) El pH de esta disolucioacuten
                  • b) El grado de disociacioacuten del aacutecido
                    • 4 Una disolucioacuten acuosa contiene 01 moles por litro de aacutecido aceacutetico (aacutecido etanoico)
                      • a) Escribe la reaccioacuten de disociacioacuten y calcula la concentracioacuten molar de cada una de las especies existentes en la disolucioacuten una vez alcanzado el equilibrio
                      • b) Calcula el pH de la disolucioacuten y el grado de ionizacioacuten del aacutecido
                        • 5 Considera una disolucioacuten de amoniacuteaco en agua de concentracioacuten 650middot10⁻sup2 moldmsup3
                          • a) Calcula el pH de esta disolucioacuten
                          • b) Calcula el grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                            • 6 La anilina (C₆H₅NH₂) es un base de caraacutecter deacutebil con una K= 41middot10⁻sup1⁰ Calcula
                              • a) El pH de una disolucioacuten acuosa de concentracioacuten 010 moldmsup3 de anilina
                              • b) El valor de la constante de acidez del aacutecido conjugado de la anilina
                                • 7 a) iquestQueacute concentracioacuten debe tener una disolucioacuten de amoniaco para que su pH sea de 1035 b) iquestCuaacutel seraacute el grado de disociacioacuten del amoniaco en la disolucioacuten
                                • 8 Se disuelven 20 dmsup3 de NH₃(g) medidos a 10 degC y 2 atm (2026 kPa) de presioacuten en una cantidad de agua suficiente para alcanzar 45 dmsup3 de disolucioacuten Calcula
                                  • a) El grado de disociacioacuten del amoniacuteaco en la disolucioacuten
                                  • b) El pH de dicha disolucioacuten
                                    • 9 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido monoproacutetico deacutebil de foacutermula HA de la siguiente manera 010 moles del aacutecido en 250 cmsup3 de agua Si esta disolucioacuten se ioniza al 15 calcula
                                      • a) La constante de ionizacioacuten del aacutecido
                                      • b) El pH de la disolucioacuten
                                        • 10 A 25 degC el grado de disociacioacuten de una disolucioacuten de concentracioacuten 02 moldmsup3 de aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] vale 00095 Calcula
                                          • a) La concentracioacuten de iones acetato [iones etanoato] hidrogeniones e iones hidroxilo en el equilibrio
                                          • b) El pH
                                          • c) La constante de disociacioacuten del aacutecido aceacutetico
                                            • 11 Dado un aacutecido deacutebil monoproacutetico de concentracioacuten 001 moldmsup3 y sabiendo que se ioniza en un 13 calcula
                                              • a) La constante de ionizacioacuten
                                              • b) El pH de la disolucioacuten
                                              • c) iquestQueacute volumen de disolucioacuten de concentracioacuten 002 moldmsup3 de hidroacutexido de sodio seraacuten necesarios para neutralizar completamente 10 cmsup3 de la disolucioacuten del aacutecido anterior
                                                • 12 Se prepara una disolucioacuten de un aacutecido deacutebil como el aacutecido aceacutetico [aacutecido etanoico] disolviendo 03 moles de este aacutecido en agua el volumen total de la disolucioacuten es de 005 dmsup3
                                                  • a) Si la disolucioacuten resultante tiene un pH = 2 iquestcuaacutel es la concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno (ioacuten oxonio)
                                                  • b) Calcula la constante de acidez Kₐ del aacutecido aceacutetico
                                                    • loz CUESTIONES
                                                      • 1 Indica seguacuten la teoriacutea de Broumlnsted-Lowry cuaacutel o cuaacuteles de las siguientes especies pueden actuar solo como aacutecido solo como base y como aacutecido y base Escribe las correspondientes reacciones aacutecido-base
                                                        • a) CO₃sup2⁻ b) HPO₄sup2⁻ c) H₃O⁺ d) NH₄⁺
                                                          • 2 b) Utilizando la teoriacutea de Broumlnsted y Lowry justifica el caraacutecter aacutecido baacutesico o neutro de las disoluciones acuosas de las siguientes especies CO₃sup2⁻ HCl y NH₄⁺ identificando los pares conjugados aacutecido-base
                                                          • 3 b) La metilamina en disolucioacuten acuosa se comporta como una base deacutebil de forma similar al amoniaco Escribe la reaccioacuten e indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 4 a) Escribe las reacciones de disociacioacuten en agua seguacuten el modelo de Broumlnsted-Lowry de las siguientes especies quiacutemicas CH₃COOH NH₃ NH₄⁺ CN⁻ b) Indica los pares aacutecidobase conjugados
                                                          • 5 Completa las siguientes reacciones aacutecido-base e identifica los pares conjugados aacutecido-base
                                                            • a) HCl(aq) + OH⁻(aq) c) HNO₃(aq) + H₂O(l)
                                                            • b) CO₃sup2⁻(aq) + H₂O(l) d) NH₃(aq) + H₂O(l)
                                                              • 6 Justifica si esta afirmacioacuten es correcta
                                                                • a) El producto de la constante de ionizacioacuten de un aacutecido y la constante de ionizacioacuten de su base conjugada es igual a la constante del producto ioacutenico del agua
                                                                  • 7 Razona si las siguientes afirmaciones referidas a una disolucioacuten de concentracioacuten 01 moldmsup3 de un aacutecido deacutebil HA son correctas
                                                                    • a) Las concentraciones en el equilibrio de las especies A⁻ y H₃O⁺ son iguales
                                                                    • b) El pH de la disolucioacuten es 1
                                                                      • 8 En el laboratorio se dispone de tres vasos de precipitados (A B y C) que contienen 50 mL de disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten a una temperatura de 25 degC Uno de los vasos contiene una disolucioacuten de HCl otro contiene una disolucioacuten de KCl y el tercero contiene una disolucioacuten de CH₃CH₂COOH Con la informacioacuten que se indica en la tabla identifica el contenido de cada vaso y justifique la respuesta
                                                                      • 9 a) Los valores de Kₐ de dos aacutecidos monoproacuteticos HA y HB son 12middot10⁻⁶ y 79middot10⁻⁹ respectivamente Razona cuaacutel de los dos aacutecidos es el maacutes fuerte
                                                                      • 10 Para una disolucioacuten acuosa de un aacutecido HA de Kₐ = 1middot10⁻⁵ justifica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones
                                                                        • a) La constante de acidez de HA es menor que la constante de basicidad de su base conjugada
                                                                        • b) Si se diluye la disolucioacuten del aacutecido su grado de disociacioacuten permanece constante
                                                                          • 11 Ordena de mayor a menor acidez las siguientes disoluciones acuosas de la misma concentracioacuten acetato de sodio [etanoato de sodio] aacutecido niacutetrico y cloruro de potasio Formula las ecuaciones ioacutenicas que justifiquen la respuesta
                                                                          • 12 Razona queacute tipo de pH (aacutecido neutro el baacutesico) presentaraacuten las siguientes disoluciones acuosas de
                                                                            • a) Acetato de sodio [etanoato de sodio]
                                                                            • b) Nitrato de amonio
                                                                              • 13 b) Indica si el pH de una disolucioacuten de NH₄Cl seraacute aacutecido baacutesico o neutro
                                                                              • 14 Si queremos impedir la hidroacutelisis que sufre el NH₄Cl en disolucioacuten acuosa indica razonadamente cuaacutel de los siguientes meacutetodos seraacute el maacutes eficaz
                                                                                • a) Antildeadir NaCl a la disolucioacuten
                                                                                • b) Antildeadir NH₃ a la disolucioacuten
                                                                                    • loz LABORATORIO
                                                                                      • 1 Explica detalladamente
                                                                                        • a) iquestCoacutemo preparariacutea en el laboratorio una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico de concentracioacuten 1 moldmsup3 a partir de aacutecido clorhiacutedrico de 38 en peso y densidad = 119 gcmsup3
                                                                                        • b) iquestCoacutemo valorariacutea esta disolucioacuten Describe el material empleado y realice los correspondientes caacutelculos
                                                                                          • 2 a) Escribe la reaccioacuten que tiene lugar y calcula el volumen de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 200 moldmsup3 que se gastaraacute en la valoracioacuten de 100 cmsup3 de la disolucioacuten de aacutecido sulfuacuterico de concentracioacuten 108 moldmsup3 b) Nombra el material y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten anterior
                                                                                          • 3 a) iquestCuaacutentos cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH de concentracioacuten 0610 moldmsup3 se necesitan para neutralizar 200 cmsup3 de una disolucioacuten de H₂SO₄ de concentracioacuten 0245 moldmsup3 Indica la reaccioacuten que tiene lugar y justifica el pH en el punto de equivalencia b) Nombra el material necesario y describe el procedimiento experimental para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 4 a) iquestQueacute volumen de disolucioacuten NaOH de concentracioacuten 01 moldmsup3 se necesita para neutralizar 10 cmsup3 de disolucioacuten de HCl e concentracioacuten 02 moldmsup3 Justifica cual seraacute el pH en el punto de equivalencia b) Describe el procedimiento experimental y nombre el material necesario para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                          • 5 Explica coacutemo determinariacutea en el laboratorio la concentracioacuten de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico utilizando una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 001 moldmsup3 Indica el material procedimiento y planteamiento de los caacutelculos
                                                                                          • 6 En el laboratorio se realiza la valoracioacuten de 500 cmsup3 de una disolucioacuten de NaOH y se gastaron 200 cmsup3 de HCl de concentracioacuten 010 moldmsup3
                                                                                            • a) Dibuja el montaje experimental indicando en el mismo las substancias y el nombre del material empleado
                                                                                            • b) Escribe la reaccioacuten quiacutemica que tiene lugar y calcula la concentracioacuten molar de la base
                                                                                              • 7 En la valoracioacuten de 200 cmsup3 de una disolucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico se han gastado 181 cmsup3 de una disolucioacuten de hidroacutexido de sodio de concentracioacuten 0125 moldmsup3
                                                                                                • a) Calcula la concentracioacuten de la disolucioacuten del aacutecido indicando la reaccioacuten que tiene lugar
                                                                                                • b) Indica el material y reactivos necesarios asiacute como el procedimiento para llevar a cabo la valoracioacuten
                                                                                                  • 8 a) Para la valoracioacuten de 100 cmsup3 de disolucioacuten de hidroacutexido de sodio se realizaron tres experiencias en las que los voluacutemenes gastados de una disolucioacuten de HCl de concentracioacuten 01 moldmsup3 fueron de 98 97 y 99 cmsup3 respectivamente iquestqueacute concentracioacuten tiene la disolucioacuten de la base b) Indica el procedimiento seguido y describe el material utilizado en la dicha valoracioacuten
                                                                                                  • 9 iquestPara que sirve un matraz erlenmeyer iquestY un matraz kitasato iquestY una bureta iquestY una pipeta Haz un dibujo esquemaacutetico de cada uno Del material citado anteriormente iquestcuaacutel utilizariacuteas y coacutemo lo empleariacuteas en una valoracioacuten Expliacutecalo con un ejemplo
                                                                                                  • 10 Explica detalladamente (material y procedimiento) coacutemo se pueden reconocer aacutecidos y bases en el laboratorio
                                                                                                  • 11 Indica los procedimientos que ha utilizado en el laboratorio para medir el pH de las disoluciones sentildealando las caracteriacutesticas de cada uno Cita alguacuten ejemplo del empleo de indicadores explicando el por queacute de su cambio de color

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