Cuestiones Problemas Acido Base

1. CUESTIONES

Y

PROBLEMAS




ÁCIDO-BASE









Autor: Tomás Mata García

2. CUESTIONES


1.- Considere cuatro disoluciones A, B, C y D caracterizadas por:
A: pH = 4 ; B: [OH
-
] = 10
-14
M; C: [H3O
+
] = 10
-7
M; D: pOH =5.
a) Ordénelas de menor a mayor acidez.
b) Indique cuáles son ácidas, básicas o neutras.

Solución:


a) D < C < A < B

A: pH=4 ; B: pOH=14 y pH=0 ; C: pH=7 ; D: pOH=5 y pH=9

b) Ácidas: A y B
Básicas: D
Neutras: C

2.- De acuerdo con la teoría de Brönsted y Lowry:
a) Justifique el carácter básico del amoniaco.
b) Explique si el CH
3COONa genera pH básico.
c) Razone si la especie HNO
2 puede dar lugar a una disolución de pH>7?

Solución:


a) El amoniaco acepta protones del agua:
32 4
NH H O NH OH
+ −
++U

b) El CH
3COONa es una sal que proviene de un ácido débil y una base fuerte y
por tanto sufre hidrólisis el ion CH
3COO
-
.

33
323
CH COONa CH COO Na
CH COO H O CH COOH OH
−+
−−
+
++
U
U


c) El HNO
2 es un ácido y se disocia según la ecuación:

22 2 3
HNO H O NO H O
− +
++U
Por tanto las disoluciones tienen carácter ácido y su pH es siempre <7.

3. 3.- De acuerdo con la teoría de Brönsted-Lowry, indique cuáles de las
siguientes especies: HSO
4
-, HNO3, S
=
, NH3, H2O y H3O
+
.
a) Actúan sólo como ácido.
b) Actúan sólo como base.
c) Actúan como ácido y base.

Solución:


a) Actúan sólo como ácido: HNO
3 y H3O
+


32 3 3
32 23
HNO H O NO H O
HOHO HOHO
− +
++
++
++
U
U


b) Actúan sólo como base: S
=
y NH3


32 4
2
NH H O NH OH
SHO HSOH
+ −
=−−
++
++
U
U


c) Actúan como ácido y base: HSO
4
- y H2O


42 43
42 24
22 3
:
:
:/
HSOHO SOHOÁcido
HSO H O H SO OH Base
HOHO HO OH ÁcidoBase
−=+
−−
+−
++
++
++
U
U
U



4.- Dada la siguiente tabla:







a) Complete la tabla.
b) Ordene según la fuerza relativa, en disolución acuosa, los ácidos y las
bases conjugadas que en ella aparecen.



Ácido Base Ka Kb
CH3COOH - 1,8. 10
-5
-
- CH 3-NH2 - 4,4. 10
-4
HCN - 4,9. 10
-10
-

4. Solución:

a)






b) Ácidos: CH
3COOH > HCN > CH3-NH3
+
Bases: CH3-NH2 > CN
-
> CH3COO
-

5.- De las siguientes especies químicas: H
3O
+
; HCO3
-; CO3
=; H2O; NH3; NH4
+,
explique según la teoría de Brönsted-Lowry:
a) Cuáles pueden actuar sólo como ácido.
b) Cuáles sólo como base.
c) Cuáles como ácido y como base.

Solución:


a) Actúan sólo como ácido: NH
4
+ y H3O
+


42 33
32 23
NH H O NH H O
HOHO HOHO
++
++
++
++
U
U


b) Actúan sólo como base: CO
3
= y NH3


32 4
32 3
NH H O NH OH
CO H O HCO OH
+ −
=−−
++
++
U
U


c) Actúan como ácido y base: HCO
3
- y H2O


32 33
32 23
22 3
:
:
:/
HCOHO COHOÁcido
HCO H O H CO OH Base
HOHO HO OH ÁcidoBase
−=+
−−
+−
++
++
++
U
U
U



Ácido Base Ka Kb
CH3COOH CH 3COO
-
1,8. 10
-5
5,56. 10
-10
CH3-NH3
+ CH3-NH2 2,27. 10
-11
4,4. 10
-4
HCN CN
-
4,9. 10
-10
2,04. 10
-5

5. 6.-Para las siguientes sales: NaCl; NH4NO3 y K2CO3.
a) Escriba las ecuaciones químicas correspondientes a su disolución en
agua.
b) Clasifique las disoluciones en ácidas, básicas o neutras.

Solución:

a)

43 4 3
23 3
2
NaCl Na Cl
NH NO NH NO
KCO K CO
+−
+−
+=
+
+
+
U
U
U


b) Ácida: NH4NO3:

43 4 3
42 33
NH NO NH NO
NH H O NH H O
+−
++
+
++
U
U


Básica: K2CO3:

23 3
32 3
2KCO K CO
CO H O HCO OH
+=
=−−
+
++
U
U


Neutra: NaCl. No sufre hidrólisis ninguno de los iones en que se disocia.

7.- Complete los siguientes equilibrios ácido-base identificando, de forma
razonada, los pares conjugados:
a) ----- + H
2O
U
CO3
= + H3O
+
b) NH4
+ + OH
-

U
H2O + -----
c) F
-
+ H2O
U
OH
-
+ -----

Solución:


a) HCO
3
- + H2O
U
CO3
= + H3O
+
b) NH4
+ + OH
-

U
H2O + NH3
c) F
-
+ H2O
U
OH
-
+ HF


8.- Complete los siguientes equilibrios ácido-base e identifique los pares
conjugados, según la teoría de Brönsted-Lowry:
a) CO
3
= + H3O
+

U

b) NH
4
+ + H2O
U

c) NO
2
- + H2O
U

6. Solución:

a) CO
3
= + H3O
+

U
HCO3
- + H2O
b) NH
4
+ + H2O
U
NH3 + H3O
+
c) NO2
- + H2O
U
HNO2 + OH
-


9.- El valor del pH de la saliva de una persona es 6,7:
a) ¿La disolución será ácida, básica o neutra?
b) ¿Cuál es la concentración molar de iones hidronios?
c) ¿Cuál es la concentración molar de iones hidróxido en esa disolución?

Solución:


a) Como el pH es menor que 7, la disolución es ácida.
b) [H
3O
+
] = 10
-6,7
= 2x10
-7
M
c) [OH
-
] = 1x10
-14
/2x10
-7
= 5x10
-8
M

10.- Razone si son ciertas o falsas las siguientes proposiciones para una
disolución 0,1 M de HCl:
a) El pH es igual a 1.
b) [Cl
-
] = 0,1 M
c) [HCl] = 0,1 M

Solución:


a) Verdadera: El ácido HCl es un ácido fuerte, por tanto estará
completamente disociado: HCl + H
2O ⇒ H3O
+
+ Cl
-
=> [H3O
+
] = 0,1 M => pH=1
b) Verdadera: Por la misma razón, [Cl
-
] = 0,1 M
c) Falsa. [HCl] = 0

7. 11.- Razone y, en su caso, ponga un ejemplo si al disolver una sal en agua se
puede obtener:
a) Una disolución de pH básico.
b) Una disolución de pH ácido.

Solución:

a) Se obtienen disoluciones de pH básico cuando las sales provienen de
ácidos débiles y bases fuertes. Ejemplo: K
2CO3

23 3
32 3
2KCO K CO
CO H O HCO OH
+=
=−−
+
++
U
U


b) Se obtienen disoluciones de pH ácido cuando las sales provienen de
ácidos fuerte y bases débiles. Ejemplo: NH
4NO3

43 4 3
42 33
NH NO NH NO
NH H O NH H O
+−
++
+
++
U
U


12.- De los ácidos débiles HNO2 y HCN, el primero es más fuerte que el
segundo.
a) Escriba sus reacciones de disociación en agua, especificando cuáles
son sus bases conjugadas.
b) Indique, razonadamente, cuál de las dos bases conjugadas es la más
fuerte.

Solución:


a) HNO
2 + H2O
U
NO2
- + H3O
+
ácido1 base2 base1 ácido2

HCN + H
2O
U
CN
-
+ H3O
+
ácido1 base2 base1 ácido2

b) Cuanto más fuerte es un ácido, más débil es su base conjugada; por
tanto la base conjugada del HCN será la más fuerte.

8. 13.- Una muestra de orina de un individuo tiene un pH = 5,70.
a) ¿La disolución será ácida, básica o neutra?.
b) ¿Cuál es la concentración molar de iones hidronios?.
c) ¿Cuáles son la concentración molar de iones hidróxido y el pOH de esa
disolución?.

Solución:


a) Por ser el pH < 7 la disolución es ácida.
b) [H
3O
+
] = 10
-5,7
= 2x10
-6
M
c) [OH
-
] = 1x10
-14
/2x10
-6
= 5x10
-9
M y pOH = 14 – pH = 14 – 5,7 = 8,3



14.- En 500 mL de una disolución acuosa 0’1 M de NaOH .
a) ¿Cuál es la concentración de OH
-
?
b) ¿Cuál es la concentración de H
3O
+
?.
c) ¿Cuál es su pH?

Solución:


a) NaOH ⇒
Na
+
+ OH
-
; [OH
-
] = 0,1 M
b)
14
13
3
110
10
0,1
w
K
HOM
OH
−
+−
−
⋅
⎡⎤ ===
⎣⎦
⎡⎤
⎣⎦

c)
pH=-log(10
-13
) = 13

15.- Complete las siguientes reacciones e indique las sustancias que actúan
como ácido y como base, y sus pares conjugados, según la teoría de Brönsted -
Lowry.
a) NH
4
+ + H2O
U

b) NH
4
+ + OH-
U

c) H
2O + CO3
=
U


Solución:


a) NH
4
+ + H2O
U
NH3 + H3O
+
El NH4
+ actúa como ácido
b) NH
4
+ + OH-
U
NH3 + H2O El NH4
+ actúa como ácido
c) H
2O + CO3
=
U
OH
-
+ HCO3
- El H2O actúa como ácido

9. 16.- Calcule el pH de una disolución 0,1 M de:
a) Hidróxido de calcio
b) Ácido nítrico
c) Cloruro de calcio
Justifique las respuestas

Solución:


a) Hidróxido de calcio: Ca(OH)
2 ⇒ Ca
++
+ 2OH
-
; [OH
-
] = 2x 0,1 = 0,2 M


log(0,2) 0,7 14 0,7 13,3pOH pH=− = ⇒ = − =

b) Ácido nítrico: HNO
3 + H2O ⇒
NO3
- + H3O
+
⇒
3
HO
+
⎡ ⎤
⎣ ⎦=0,1 M


log(0,1) 1pH
=−=

c) Cloruro de calcio: CaCl
2 ⇒
Ca
++
+ 2Cl
-
3
HO
+
⎡ ⎤
⎣ ⎦=1x10
-7
⇒
7
log(10 ) 7pH
−
=− =



17.- Razone que ocurrirá con el pH cuando:
a) Se añade agua a una disolución de un ácido fuerte.
b) Se añade agua a una disolución de base fuerte.

Solución:


a) Al añadir agua a una disolución de un ácido fuerte, éste se diluye por lo que
la concentración de iones hidronios procedentes de la disociación del ácido
también disminuirá y en consecuencia el pH aumentará.

b) Por el contrario si se añade agua a la disolución de una base fuerte, la
concentración de ésta disminuye, es decir, disminuye la concentración de OH
-
,
por lo que la concentración de H
3O
+
aumenta y en consecuencia el pH
disminuirá.

10. 18.- a) ¿Cuál es el pH de 50 mL de una disolución de HCl 0,5 M?
b) Si añadimos agua a los 50 mL de la disolución anterior hasta alcanzar un
volumen de 500 mL, ¿cuál será el nuevo pH?

Solución:

a) HCl + H
2O ⇒ Cl
-
+ H3O
+
⇒ 3
HO
+
⎡ ⎤
⎣ ⎦=0,5 M ⇒ log(0,5) 0,3pH=−=

b)

[]
-+ +
233
0,5
50 0,025
1000
0,025
0,05
0,5
HCl + H O Cl + H O H O =0,05 M
pH=-log(0,05)=1,3
molesHCl
mlDisolución molesHCl
mlDisolución
molesHCl
HCl M
LitrosDisolución
×=
==
⎡⎤⇒⇒
⎣⎦


19.- Calcule el pH de la disolución resultante cuando:
a) Se agregan dos gotas de HCl 1 M a un litro de agua.
b) Se mezclan 100 mL de HCl 0,2 M con 50 mL de HCl 0,2 M.
c) Se mezclan 100 mL de HCl 0,3 M con 100 mL de KOH 0,1 M.
Dato: El volumen de una gota es de 0,05 mL.

Solución:


a)

4
4
4
31
220,05 10
1000
º10
10
(1 0,1.10 )
molHCl
Gotas mLDisolución molesHCl
mLDisolución
n MolesHCl molesHCl
MM
LitrosDisolución Litros
−
−
−
−
=⋅ × =
== =
+

Como el HCl es un ácido fuerte:

HCl + H
2O ⇒ Cl
-
+ H3O
+
10
-4
10
-4
M 10
-4
M

[H
3O
+
] = 10
-4
M y pH = -log10
-4
= 4

11. b)

0,2
100 0,02
1000
0,2
50 0,01
1000
(0,02 0,01)
() 0,2
0,150
molesHCl
mLDisolución molesHCl
mLDisolución
molesHCl
mLDisolución molesHl
mLDisolución
molesHCl
Molaridad mezcla M
LitrosDisolución
×=
×=
+
==


Como el HCl es un ácido fuerte:

HCl + H
2O ⇒ Cl
-
+ H3O
+
0,2

0,2M 0,2M

[H
3O
+
] = 0,2M y pH = -log0,2 = 0,7

c)

0,3
100 0,03
1000
0,1
100 0,01
1000
molesHCl
mLDisolución molesHCl
mLDisolución
molesKOH
mLDisolución molesKOH
mLDisolución
×=
×=


Como se produce la siguiente reacción:

HCl + KOH
U
KCl + H2O


Moles iniciales: 0,03 0,01
Moles finales: 0,02 -

Molaridad del ácido HCl = 0,02 moles/0,2Litros = 0,1 M

Como el HCl es un ácido fuerte:

HCl + H
2O ⇒ Cl
-
+ H3O
+
0,1

0,1M 0,1M

[H
3O
+
] = 0,1M y pH = -log0,1 = 1

12. PROBLEMAS


1.- a) ¿Cuántos gramos de hidróxido de potasio se necesitan para preparar 250 mL de una disolución acuosa de pH = 13? b) Calcule los mL de una disolución 0,2 M de ácido clorhídrico que serán
necesarios para neutralizar 50 mL de la disolución anterior de hidróxido de
potasio.
Datos: Masas atómicas: K=39,1; O=16; H=1

Solución:
MKOH = 56,1 g/mol

a)
14
13 1
3 13
3
10
13 10 10
10
w
K
pHHO OH M
HO
−
+− − −
−+
⎡⎤ ⎡⎤=⇒ = ⇒ = = =
⎣⎦ ⎣⎦
⎡⎤
⎣⎦

Como el hidróxido de potasio es una base fuerte estará totalmente disociada y
como en su disociación se produce: KOH
⇒
K
+
+ OH
-
, la concentración de KOH
será igual a la concentración de OH
-
.


0,1 56,1
250 1,4
1000 1
molesKOH gramolKOH
mLDisolución gramosKOH
mLDisolución molesKOH
××=

b)
La reacción que tiene lugar es: 2
KOH HCl KCl H O+ +U

0,1 1 1000
50
1000 1 0,2
25molesKOH molHCl mLDisoluciónHCl
mLDisoluciónKOH
mLDisoluciónKOH molKOH molesHCl
mLDisoluciónHCl
×××=
=

13. 2.- El fluoruro de hidrógeno (HF) es un ácido que en disolución 0,1 M se disocia
en un 10%. Calcule:
a) El pH de la disolución.
b) El valor de la constante de disociación K
b de la base conjugada de
dicho ácido.

Solución:
α=10% ⇒
α=0,10

a) HF + H
2O
U
F
-
+ H3O
+

Moles iniciales: 1 - -
Moles que reaccionan:
α
- -
Moles formados: -
α

α

Moles equilibrio: 1 - α
α

α

para una [C
o] Inicial: Co(1 -
α) Coα Coα

[H
3O
+
] = Co
α= 0,1 M x 0,10 = 0,01 M

pH= - log(0,01) = 2

b)

[]
2 2
3 300 0
0
14
12
3
0,1 0,1
1,1 10
(1 ) 1 1 0,10
110
9,1 10
1,1 10
a
w
ab w b
a
FHO CC C
K
HF C
K
KK K K
K αα α
αα
−+
−
−
−
−
⎡⎤⎡ ⎤× ⋅ ⋅⎣⎦⎣ ⎦
=====⋅
−−−
⋅
⋅= ⇒= = =⋅
⋅

14. 3.- Cuando se disuelven en agua 2,5 g de ácido "HA" hasta alcanzar un volumen
de 250 mL, el pH de la disolución es igual a 4. Sabiendo que la masa molecular
del ácido es 52,5 g/mol
a) Calcule la constante de disociación.
b) Describa el material de laboratorio y el procedimiento adecuado para
preparar esta disolución.

Solución:

a) HA + H
2O
U
A
-
+ H3O
+

Concentración Inicial: C
0 - -
Se disocian: x - -
Se forman: - x x
Concentración equilibrio: C
0 - x x x


1
2,5 0,048
52,5
0,048
0,192
0,25
o
molHA
gramosHA molesHA
gramosHA
molesHA
CM
LitrosDisolución
×=
==


Como el pH = 4 ⇒ [H3O
+
] = 10
-4

= x


[]
()
2
4
8
3 8
4
0
10 10
5,21 10
0,192 10 0,1919
a
AHO xx
K
HA C x
−−+
−
−
−
⎡⎤⎡ ⎤× ⋅⎣⎦⎣ ⎦
=====⋅
−−


b) Materiales: balanza, vidrio de reloj, espátula, matraz aforado de 250 mL,
embudo, frasco lavador con agua destilada y cuentagotas.
Procedimiento: Se añade al vidrio de reloj la cantidad de ácido requerida. Se
echa el sólido con la ayuda de un embudo en el matraz aforado y se le añade
agua destilada empleando el frasco lavador y se disuelve el ácido, después se
enrasa con agua destilada. Para facilitar el enrase se utiliza el cuentagotas
para añadir las últimas gotas de agua.

15. 4.- Se dispone de una disolución 0,25 M de ácido benzoico(C6H5COOH). La
concentración de iones hidronio en esta disolución es [ H
3O
+
] = 4
⋅
10
-3
M.
Calcule:
a) La constante de acidez del ácido benzoico.
b) El grado de disociación de la disolución de ácido benzoico.

Solución:


a) C
6H5COOH + H2O
U
C6H5COO
-
+ H3O
+

Concentración Inicial: C
0 - -
Se disocian: x - -
Se forman: - x x
Concentración equilibrio: C
0 - x x x


[]
( )
2
3
65 3 5
4
65 0
410
6,5 10
0,25 4 10
a
CHCOO HO xx
K
C H COOH C x
−−+
−
−
⎡⎤⎡⎤ ⋅× ⋅⎣⎦⎣⎦
====⋅
−−⋅




b)
α= concentración del ácido disociado/concentración inicial del ácido=x/Co


α = 4
⋅
10
-3
/0,25 = 0,016 => α= 1,6%

16. 5.- A 25ºC, la constante del equilibrio: NH3 + H2O
U
NH4
+ + OH
-
es 1,8 10
-5
.
Se añaden 7 gramos de amoniaco a la cantidad de agua necesaria para obtener
500 mL, de disolución.
a) Calcule el pH de la disolución.
b) Calcule el grado de disociación del amoniaco.
Masas atómicas: H = 1; N = 14

Solución:
MNH3 = 17 g/mol

a) NH
3 + H2O
U
NH4
+ + OH
-

Concentración Inicial: C
0 - -
Se disocian: x - -
Se forman: - x x
Concentración equilibrio: C
0 - x x x


3
33
3
3
1
70,41
17
0,41
0,82
0,5
o
molNH
gramosNH molesNH
gramosNH
molesNH
CM
LitrosDisolución
×=
==



[]
2
4 5
300
1, 8 10
b
NH OH xx x
K
NH C x C x
+−
−
⎡⎤⎡⎤× ⋅⎣⎦⎣⎦
====⋅
−−

Como la constante de equilibrio es del orden de 10
-5
Co >>x y por tanto la
ecuación anterior se simplifica y quedaría:


222
55 5
00
53
1, 8 10 1, 8 10 1, 8 10
0,82
0,82 1,8 10 3,84 10
xxx
Cx C
x
−− −
−−
=⋅ ⇒ =⋅ ⇒ =⋅
−
=⋅⋅=⋅


[OH
-
] = x =
3
3,84 10
−
⋅⇒ pOH =-log(
3
3,84 10
−
⋅) =2,4 ⇒
pH = 14 – pOH=14 -2,4 =11.6


b) α= concentración de la base disociado/concentración inicial de la base=x/Co

α = 3,84
⋅
10
-3
/0,82 = 4,68
⋅
10
-3
=> α= 4,68%

17. 6.- El pH de una disolución acuosa 0,1 M de HClO, es 4,2. Calcule:
a) El grado de disociación de la disolución del ácido.
b) La constante de disociación de la base conjugada de dicho ácido.

Solución:

a) HClO + H
2O
U
ClO
-
+ H3O
+

Moles iniciales: 1 - -
Moles que reaccionan:
α
- -
Moles formados: -
α

α

Moles equilibrio: 1 - α
α

α

para una [C
o] Inicial: Co(1 -
α) Coα Coα

[H
3O
+
] = 10
-4,2
= 6,31
⋅
10
-5⇒ [H3O
+
] = Co
α⇒
-5
3 -4
6,31 10
6,31 10
0,1
o
HO
C
α
+
⎡⎤
⋅⎣⎦
== =⋅


b)


[]
( )
2
-4
2
3 800 0
-4
0
14
7
8
0,1 6,31 10
3,97 10
(1 ) 1 1 6,31 10
110
2,52 10
3,97 10
a
w
ab w b
a
ClO H O CC C
K
HClO C
K
KK K K
K αα α
αα
−+
−
−
−
−
⎡⎤⎡ ⎤ ⋅⋅× ⋅⎣⎦⎣ ⎦
=====⋅
−− −⋅
⋅
⋅= ⇒= = = ⋅
⋅

18. 7.- a) Calcule los gramos de ácido acético CH3COOH que se deben disolver
para obtener 500 mL de una disolución que tenga un pH = 2,72.
b) Describa el material y el procedimiento a seguir para preparar la disolución
anterior.
Datos: Ka = 1,8. 10
-5
Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16.

Solución:
MCH3COOH = 60 g/mol

a) CH
3COOH + H2O
U
CH3COO
-
+ H3O
+

Concentración Inicial: C
0 - -
Se disocian: x - -
Se forman: - x x
Concentración equilibrio: C
0 - x x x

[H
3O
+
] = 10
-2.72
= 1,9
⋅
10
-3 ⇒ [CH3COO
-
] = 1,9
⋅
10
-3



[]
( )
()
()
2
3
33 5
3
30
2
3
2
53
5
1.9 10
1, 8 10
1, 9 10
:
1.9 10
1, 8 10 1.9 10 0, 2
1, 8 10
a
o
oo
CH COO H O xx
K
CH COOH C x C
Simplificando
CC M
−−+
−
−
−
−−
−
⎡⎤⎡⎤ ⋅× ⋅⎣⎦⎣⎦
====⋅
−−⋅
⋅
⋅×=⋅ ⇒= =
⋅


[]
3
3
3 3
3
º
0,2 º 0,2 0,2 / 0,5 0,1
60
0,1 6
1
o
nmoles
C CH COOH M n moles V mol L L moles
V
gramosCH COOH
molesCH COOH gramosCH COOH
molesCH COOH
===⇒=×=×=
×=

b)
Materiales: Perilla, matraz aforado de 500 mL, embudo, pipeta, frasco lavador con
agua destilada y cuentagotas.
Procedimiento: El ácido acético concentrado es un líquido. Por tanto a partir de la
densidad y riqueza del frasco que contiene el ácido acético, se determina el volumen
correspondiente a los 6 gramos de ácido. Con una pipeta graduado y con la ayuda de la
perilla, se extrae el volumen necesario de ácido y se vierte en el matraz aforado de
500 mL. A continuación se añade agua hasta la señal de enrase con el frasco lavador
de agua destilada. Para facilitar el enrase se utiliza el cuentagotas para añadir las
últimas gotas de agua.

19. 8.- La codeína es una base monobásica débil cuya constante de disociación K b
vale 9
⋅
10
-7
. Calcule:
a) El pH de una disolución 0,02 M de codeína.
b) El valor de la constante de acidez del ácido conjugado de la codeína.

Solución:


a) B + H
2O
U
BH
+
+ OH
-

Concentración Inicial: C
0 - -
Se disocian: x - -
Se forman: - x x
Concentración equilibrio: C
0 - x x x

[]
2
7
00
27 78 84
44
910
:
9 10 0,02 9 10 1,8 10 1,8 10 1,34 10
1,34 10 log(1,34 10 ) 3,87 14 3,87 10,13
b
o
BH OH xx x
K
BCxCx
Simplificando
xC x M
OH M pOH pH
+−
−
−−− −−
−− −
⎡⎤⎡⎤× ⋅⎣⎦⎣⎦
====⋅
−−
=×⋅ = ×⋅ =⋅ ⇒= ⋅ = ⋅
⎡⎤ =⋅ ⇒ =− ⋅ = ⇒=− =
⎣⎦



b)

14
8
7
110
1,1 10
910
w
ab w a
b
K
KK K K
K
−
−
−
⋅
⋅= ⇒= = =⋅
⋅

20. 9. Calcule:
a) El pH de una disolución 0,1 M de ácido acético, CH
3COOH, cuyo grado de
disociación es 1,33%.
b) La constante K
a del ácido acético.

Solución:
α=0,0133

a) CH
3COOH + H2O
U
CH3COO
-
+ H3O
+

Moles iniciales: 1 - -
Moles que reaccionan:
α
- -
Moles formados: -
α

α

Moles equilibrio: 1 - α
α

α

para una [C
o] Inicial: Co(1 -
α) Co α Coα

[H
3O
+
] = Co
α= 0,1 x 0,0133 = 0,00133 M ⇒pH = -log(0,00133) = 2,88


b)


[]
()
2
2
33 500 0
30
0,1 0,0133
1,79 10
(1 ) 1 1 0,0133
a
CH COO H O CC C
K
CH COOH C αα α
αα
−+
−
⎡⎤⎡⎤ × ⋅⋅⎣⎦⎣⎦
=====⋅
−− −

21. 10.- En 500 mL de agua se disuelven 3 gramos de CH3COOH. Calcule:
a) El pH de la disolución.
b) El porcentaje de ácido disociado.
Datos: Masas atómicas: C=12; O=16; H=1; K
a=1,8. 10
-5

Solución:
MCH3COOH = 60 g/mol

a) CH
3COOH + H2O
U
CH3COO
-
+ H3O
+

Concentración Inicial: C
0 - -
Se disocian: x - -
Se forman: - x x
Concentración equilibrio: C
0 - x x x


3
3 3
3
3
1
30,05
60
0,05
0,1
0,5
o
molCH COOH
gramosCH COOH molesCH COOH
gramosCH COOH
molesCH COOH
CM
LitrosDisolución
×=
==




[]
2
33 5
30
256 63
3
1, 8 10
0,1
:
0,1 1,8 10 1,8 10 1,8 10 1,34 10
log(1,34 10 ) 2,87
a
CH COO H O xx x
K
CH COOH C x x
Simplificando
xx
pH
−+
−
−− − −
−
⎡⎤⎡⎤ × ⋅⎣⎦⎣⎦
====⋅
−−
=⋅⋅ =⋅ ⇒= ⋅ = ⋅
=− ⋅ =


b) % disociado =
3
1, 34 10
100 1,34%
0,1
−
⋅
×=

22. 11. Se disuelven 23 g de ácido metanoico, HCOOH, en agua hasta obtener 10
litros de disolución. La concentración de iones H
3O
+
es 0,003 M. Calcule:
a) El pH de la disolución y el grado de disociación.
b) La constante K
a del ácido.
Datos: Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16.

Solución:
MHCOOH = 46 g/mol

a) HCOOH + H
2O
U
HCOO
-
+ H3O
+

Moles iniciales: 1 - -
Moles que reaccionan:
α
- -
Moles formados: -
α

α

Moles equilibrio: 1 - α
α

α

para una [C
o] Inicial: Co(1 -
α) Coα Coα


1
23 0,5
46
0,5
0,05
10
o
molHCOOH
gramosHCOOH molesHCOOH
gramosHCOOH
molesHCOOH
CM
LitrosDisolución
×=
==


[H
3O
+
] = 0,003 M ⇒ pH = - log(0,003) = 2,52

[H
3O
+
] = Co
α=0,05 xα= 0,003 ⇒α= 0,003/0,05 = 0,06

b)


[]
()
2
2
3 400 0
0
0,05 0,06
1,91 10
(1 ) 1 1 0, 06
a
HCOO H O CC C
K
HCOOH C αα α
αα
−+
−
⎡⎤⎡⎤ × ⋅⋅⎣⎦⎣⎦
=====⋅
−− −

23. 12.- El fenol, C6H5OH, es un ácido monoprótico débil. Se preparan 2 Litros de
disolución de fenol, disolviendo 0,385 gramos de la sustancia en agua,
obteniéndose un valor de pH de 6,29. Calcule:
a) El valor de la constante de disociación del fenol.
b) El grado de disociación del fenol a esa concentración.
Datos: Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16.

Solución: MC6H5OH = 94 g/mol

a) C
6H5OH + H2O
U
C6H5O
-
+ H3O
+

Concentración Inicial: C
0 - -
Se disocian: x - -
Se forman: - x x
Concentración equilibrio: C
0 - x x x


365
65 65
65
3
3651
0,385 4,1 10
94
4,1 10
2,05 10
2
o
molC H OH
gramosC H OH molesC H OH
gramosC H OH
molesC H OH
CM
LitrosDisolución
−
−
−
×=×
×
==×


[H
3O
+
] = 10
-6,29
= 5,13
⋅
10
-7



[]
72
65 3 10
37
65 0
(5,13 10 )
1, 28 10
2,05 10 5,13 10
a
CHO HO xx
K
CHOH C x
−+
−
−
−−
⎡⎤⎡⎤ × ⋅⋅⎣⎦⎣⎦
=== =⋅
−×−⋅


b)
α= concentración del ácido disociado/concentración inicial del ácido = x/Co

α = 5,13
⋅
10
-7
/2,05
⋅
10
-3
= 2,5
⋅
10
-4
=> α= 0,025%

24. 13.- Disponemos de dos recipientes: uno, contiene 15 mL de HCl cuya
concentración es 0,05 M y otro, 15 mL de CH
3COOH de concentración 0,05 M.
Calcule: a) El pH de cada una de las disoluciones.
b) ¿Qué cantidad de agua se deberá añadir a la disolución más ácida
para que el pH de las dos disoluciones sea el mismo.
Dato: K
a=1,8. 10
-5
(CH3COOH)

Solución:


a) HCl + H
2O ⇒
Cl
-
+ H3O
+
; [H3O
+
] = 0,05 ⇒
pH = - log(0,05) = 1,3

CH
3COOH + H2O
U
CH3COO
-
+ H3O
+

Concentración Inicial: C
0 - -
Se disocian: x - -
Se forman: - x x
Concentración equilibrio: C
0 - x x x


[]
2
33 5
30
25774
4
1, 8 10
0,05
:
0,05 1,8 10 9 10 9 10 9,5 10
log(9,5 10 ) 3,02
a
CH COO H O xx x
K
CH COOH C x x
Simplificando
xx
pH
−+
−
−− − −
−
⎡⎤⎡⎤ × ⋅⎣⎦⎣⎦
====⋅
−−
=⋅⋅=⋅⇒=⋅=⋅
=− ⋅ =


b)
Como en la disolución de ácido acético la concentración de iones hidronios es
4
9,5 10
−
⋅, para que la disolución de ácido clorhídrico tenga el mismo pH, es
necesario que la [HCl] sea igual a
4
9,5 10
−
⋅.


[]
4
44
4
4
220,05
15 7,5 10
1000
7,5 10 7,5 10
9,5 10 0,789 789
9,5 10
( ) 789 15 774 ( )
molesHCl
mLDisoluciónHCl molesHCl
mLDisoluciónHCl
molesHCl molesHCl
HCl M V Litros mL
VLitros M
Volumen H O mL mL mL H O
−
−−
−
−
×=⋅
⋅⋅
=⋅ = ⇒= = =
⋅
=−=

25. 14.- Al disolver 0’23 g de HCOOH en 50 mL de agua se obtiene una disolución
de pH igual a 2’3. Calcule:
a) La constante de disociación de dicho ácido.
b) El grado de disociación del mismo.
Datos: Masas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1.

Solución: MHCOOH = 46 g/mol

a) HCOOH + H
2O
U
HCOO
-
+ H3O
+

Concentración Inicial: C
0 - -
Se disocian: x - -
Se forman: - x x
Concentración equilibrio: C
0 - x x x


1
0,23 0,005
46
0,005
0,1
0,050
o
molHCOOH
gramosHCOOH molesHCOOH
gramosHCOOH
molesHCOOH
CM
LitrosDisolución
×=
==


pH=2,3 ⇒
[H3O
+
] = 10
-2,3
= 5
⋅
10
-3


[]
32
3 4
3
0
(5 10 )
2,6 10
0,1 5 10
a
HCOO H O xx
K
HCOOH C x
−+
−
−
−
⎡⎤⎡⎤ × ⋅⋅⎣⎦⎣⎦
====⋅
−−⋅


b)
α
= concentración del ácido disociado/concentración inicial del ácido = x/Co

α = 5
⋅
10
-3
/0,1 = 5
⋅
10
-2
=> α= 5%

26. 15.- Una disolución 0,03 M de amoniaco está disociada un 1,82%. Calcule:
a) La constante de disociación de la base.
b) ¿Qué cantidad de agua habría qu e añadir a 100 mL de dicha disolución
para que el pH resultante fuera 10,5?

Solución:

a) NH
3 + H2O
U
NH4
+ + OH
-

Concentración Inicial: C
0 - -
Se disocian: x - -
Se forman: - x x
Concentración equilibrio: C
0 - x x x
[ ] en función de
α: C0(1-α) C0α C0α


[]
()
2
2
4 500 0
30
0,03 0,0182
1,01 10
(1 ) 1 1 0, 0182
b
NH OH CC C
K
NH C αα α
αα
+−
−
⎡⎤⎡⎤× ⋅⋅⎣⎦⎣⎦
=====⋅
−− −


b) Si pH = 10,5
⇒pOH = 14 – pH = 14 – 10,5 = 3,5 ⇒[OH
-
] = 3,16
⋅
10
-4



[]
()
2
4 5
300
2
4
2 8
55 3
0 5
00
1,01 10
:
3,16 10 9,9 10
1,01 10 1,01 10 9,9 10
1,01 10
b
NH OH xx x
K
NH C x C x
Simplificando
x
CM
CC
+−
−
−
−
−− −
−
⎡⎤⎡⎤× ⋅⎣⎦⎣⎦
====⋅
−−
⋅ ⋅
=⋅⇒ =⋅⇒= =⋅
⋅


Concentración del amoniaco:


33
33
30,03
100 3 10
1000
molesNH
mLDisoluciónNH molesNH
mLDisoluciónNH
−
×=⋅


[]
33
3 33
3 3
22
310 310
9,9 10 0,303 303
9,9 10
( ) 303 100 203 ( )
molesNH molesNH
NH M V Litros mL
VLitros M
Volumen H O mL mL mL H O
−−
−
−
⋅⋅
=⋅ = ⇒= = =
⋅
=−=

27. 16.- a) Escriba la reacción de neutralización entre Ca(OH)2 y HCl.
b) ¿Qué volumen de una disolución 0’2 M de Ca(OH)
2 se necesitará para
neutralizar 50 mL de una disolución 0’1 M de HCl?
c) Describa el procedimiento e indique el material necesario para llevar a
cabo la valoración anterior.

Solución:


a) Ca(OH)
2 + 2HCl
U
CaCl2 + 2H2O


b)
22
2
2
1 ( ) 1000 ( )0,1
50
1000 2 0,2 ( )
12,5 ( )
molCa OH mLDisoluciónCa OHmolesHCl
mLDisoluciónHCl
mLDisoluciónHCl molesHCl molesCa OH
mLDisoluciónCa OH
××× =
=

c)
Material necesario: Erlenmeyer,vaso de precipitado, bureta, pipeta, embudo
pequeño e indicador ácido-base.
Procedimiento: Se llena con cuidado y con el embudo pequeño la bureta con
la disolución de hidróxido de calcio hasta 2 ó 3 cm por encima del enrase de la
bureta. Se abre la llave de la bureta dejando caer lentamente gota a gota la
disolución sobre un vaso de precipitado hasta enrasarla de forma correcta.
Se coloca en un erlenmeyer los 50 mL de la disolución de ácido HCl con unas
gotas de indicador(fenolftaleina), debajo de la bureta. Se añade lentamente
desde la bureta la disolución de hidróxido y se agita continuamente el
erlenmeyer. La valoración termina cuando la disolución adquiere un color
rosado.

28. 17.- El pH de 1 Litro de disolución de hidróxido de litio es 13. Calcule:
a) Los gramos de hidróxido utilizados en prepararla.
b) El volumen de agua que hay que añadir a 1 Litro de la disolución
anterior para que su pH sea de 12.
Datos: Masas atómicas: Li=6,9; O=16; H=1

Solución: MLiOH = 23,9 g/mol

a) Como es una base fuerte está completamente disociada: LiOH
⇒ Li
+
+ OH
-

Si pH =13
⇒
pOH = 14 – pH = 14 – 13 = 1 ⇒
[OH
-
] = 10
-1
= 0,1 M


0,1 23,9
12,39
11
molesLiOH gramosLiOH
LDisoluciónLiOH gramosLiOH
LDisoluciónLiOH molesLiOH
××=

b) Si pH =12
⇒
pOH = 14 – pH = 14 – 12 = 2 ⇒
[OH
-
] = 10
-2
= 0,01 M =[LiOH]


[]
22
0,1
10,1
1
0,1 0,1
0,01 10
0,01
()10 1 9 ()
molesLiOH
LDisoluciónLiOH molesLiOH
LDisoluciónLiOH
molesLiOH moles
LiOH M V Litros
VLitrosDisolución M
Volumen H O Litros Litro Litros H O
×=
==⇒==
=−=

29. 18.- a) ¿Cuál es el pH de 100 mL de una disolución acuosa de NaOH 0’01 M?
b) Si añadimos agua a la disolución anterior hasta un volumen de un litro,
¿cuál será su pH?

Solución:

a)
Como es una base fuerte está completamente disociada: NaOH ⇒
Na
+
+ OH
-


[OH
-
] = 0,01 M = 10
-2
M ⇒pOH = - log(OH
-
) = - log(10
-2
) = 2

pH = 14 – pOH = 14 – 2 = 12

b)

[]
0,01
100 0,001
1000
0,001
0,001 0,001
1
log( ) log(0,001) 3 14 3 11
molesNaOH
mLDisolución molesNaOH
mLDisolución
molesNaOH
NaOH M OH M
LitroDisolución
pOH OH pH
−
−
×=
⎡⎤==⇒=
⎣⎦
=− =− = ⇒ = − =