Ejercicios acido base

universidad

1. EQUILIBRIO ACIDO-BASE

2. 1.CalculaelpHdeunadisoluciónacuosadeNaOH10
-8
M
SOLUCION
NaOH  Na
+
+ HO
-
Inicio10
-8
0 0
Final0 10
-8
10
-8
K
w=[H
3O
+
][OH
-
]=10
-14
10
-14
=10
-8
[H
3O
+
] [H
3O
+
]=10
-6
pH=6
ElNaOHesunabasefuerteluegoladisoluciónnopuedeserácida
Hayquetenerencuentaelequilibriodelagua
H
2O+H
2O H
3O
+
+HO
-
Equilibrio x x+10
-8
K
w=[H
3O
+
][OH
-
]=x(x+10
-8
)=10
-14
x=[H
3O
+
]=9,510
-8
pH=7,02
AGUA
HO
ˉ
H3O
+
NaOH HO
ˉ
Na
+


3. 6.-Unapastillade0,8gconunariquezadel75%(p/p)enIbuprofeno(C
13H
18O
2)estomadaporunapersonasiel10%del
ibuprofenopasaalasangre(7L),disoluciónreguladoraH
2CO
3/HCO
3
-
quemantieneconstanteunpH=7,4.Calculael%de
moléculasdeIbuprofenodisociadas.(pK
a=4,92).
SOLUCIÓN
Masaibuprofenopastilla=0,8·0,75=0,6g Masaibuprofenoensangre=0,6·0,1=0,06g
M
Ib=206g/mol [Ibuprofeno]
o,sangre=0,06/206/7L=4,2·10
-5
M
R-COOH +H
2O  R-COO
–
+H
3O
+
I 4,2·10
-5
--- 4·10
-8
Eq 4,2·10
-5
(1-) 4,2·10
-5
 4·10
-8
??????
??????=
�??????��
−
??????�
3�
+
??????
�??????���
??????
=
4,2·10
−5
·4·10
−8
4,2·10
−5
1−
=1,2·10
−5
[Ib]
o>100K
a 1,2·10
-5
(1-)=410
-8
 0,0033=1-
=0,997 El100%delasmoléculasestándisociadas

4. 2.CalculaelpHdeunalatadecolade500mlcon[H
3PO
4]
o=0,005Myla[HPO
4
=
]
eq
SOLUCION
Como K
1es > 50K
2y el pH se calcula solo con el 1º equilibrio K
a= 7,6·10
-3
H
3PO
4+ H
2O H
2PO
4־+ H
3O
+
pK
1= 2,12
5·10
-3
–x x x
??????=
�
2��
4
−
??????�
3�
+
??????
�
3��
4??????
=
�
2
5·10
−3
−�
=7,6·10
−3
x
2
+ 7,6·10
-3
x -3,8·10
-5
= 0 x = [H
3O
+
] =3,44·10
-3
pH = 2,46
Para calcular la [PO
4

]
esumamos ambas ecuaciones y tenemos
H
2PO
4־+ H
2O HPO
4
=
+ H
3O
+
pK
2= 7,12
3,44·10
-3 X
3,44·10
-3
??????=
���
4
=
??????�
3�
+2
�
2��
4
−
??????
=
�3,44·10
−3
3,44·10
−3
=7,6·10
−8
[HPO
4
=
]
e=7,6·10
-8
M

5. 8.Setienendisolucionesde50mldeHCOOH1McuyaK
a
vale1,810
-4
.CalculaelpHdeladisoluciónresultanteenlossiguientes
casos:a)Seañaden25mldeunadisolución1MKOH
b)Seañaden25mldeunadisolución2MKOH
c)Seañaden25mldeunadisolución3MKOH
SOLUCION
a)CadaHO
-
neutralizaunH
3
O
+
[HO
-
]
o
=1(25/75)=0,33M
KOH K
+
+HO
-
In. 0,33 0 0
Final 0 0,33 0,33
[HCOOH]
o
=1(50/75)=0,66[HCOOH]
f
=0,66–0,33=0,33[HCOO
-
]
f
=0,33M
HCOOH +HO
-
HCOO
-
+H
2
O HCOOH+H
2
O HCOO
-
+H
3
O
+
In. 0,66 0,33 0 In. 0,33 0,33
Final0,33 0 0,33 Eq. 0,33-x 0,33+x x
Porotraparte([HCOOH]
o
>100K
a
y[HCOO
-
]
o
>100K
a
)portanto0,33–x0,33y0,33+x0,33
??????
ℎ=
�??????��
−
�
3�
??????????????????�??????
�??????���
=
0,33�
3�
??????????????????�??????
0,33
=1,8·10
−4
[H
3O
+
]=1,810
-4
pH=3,74

6. 3.-Unadisoluciónacuosade1,64g/ldeH
2SO
3cuandoalcanzaelequilibriotieneunpHde1,93yuna[SO
3
=
]de6,510
-8
M.Calcula
lasconstantesdedisociacióndelácido.
SOLUCION
[H
2SO
3]
o=1,64
g/l/82
g/mol=0,02M
H
2SO
3(ac)+H
2OHSO
3

(ac)+H
3O
+
(ac)
Inicial0,02
Eq 0,02-x x x
pH=1,93 esdecirque[H
3O
+
]=10
-1,93
=0,01175=x
??????
�1=
���
3
−
�
3�
+
�
2��
3
=
�·�
0,02−�
=
0,01175
2
0,02−0,01175
=0,0167
Lasconcentracionesdel2ºequilibrioprocedendelasobtenidasdel1º
HSO
3

(ac)+H
2OSO
3
=
(ac)+H
3O
+
(ac) K
a2=6,5·10
-8
x 6,510
-8
x
??????
�2=
��
3
=
�
3�
+
���
3
−
=
6,5·10
−8
·�
�
=6,5·10
−8
HSO
3
ˉ

Equilibrios
finales
0,02 M

H
2SO
3
x x x
H
3O
+
SO
3
= H
3O
+

7. 3.-Preparamosunadisoluciónamortiguadora,mezclando100mldeunadisolución2MdeNaHSO
4con150mldeotradisolución
al10%(p/v)deNa
2SO
4.
a)CalculaelpHdeladisolución
b)¿CuáleselintervalodepHqueregulaeficientementedichadisolución?
SOLUCION
a)[NaHSO
4] = [HSO
4
ˉ
] = 2·100/150 = 0,8 M
�??????
2��
4=[��
4
=
]=
150
0,1
142
0,25
=0,423�
HSO
4
ˉ
+ H
2O SO
4
=
+ H
3O
+
K
a2= 0,0126
0,8 0,423 x
K
a2= 0,0126 = 0,423·x/0,8
x = 0,0238 pH = 1,62
b) Intervalo de pH regulado = pK
a21 = 1,9 1 = (2,9 –0,9)
SO
4
=
HSO
4
ˉ
SO
4
=
H3O
+
SO
4
=
H3O
+
Na
+
Na
+Na
2SO
4


8. 52.-A 250 ml de una disolución 0,1 M de HF le echamos 1,022 g de HCl. Calcula: a) El pH
b) La [F

(ac)]
c) El pH después de añadir 250ml de otra disolución 0,112 M de KOH. (Dato:K
HF= 6,3110
-4
)
SOLUCION
a)MolesañadidosdeHCl=1,022g/36,5g/mol=0,028 [HCl]=0,028mol/0,25L=0,112M
HCl+H
2OH
3O
+
+Cl

HF+H
2OH
3O
+
+F

(ac)
--- 0,1120,112 Inicial0,1 0,112 ---
Equ0,1–x x+0,112x
Tanto0,1Mcomo0,112Mson>100K
HF.
Portantopodemoshacerlasimplificación:[H
3O
+
]
total=x+0,1120,112M pH=0,95
Cl
ˉ
H3O
+
HF
F
ˉ
H3O
+
b) A partir de la expresión:
??????
�??????=6,31·10
−4
=
??????????????????
−
�3�
+
�??????
=
0,112??????
0,1
x = [F

(ac)] = 5,6·10
-4
M
Equilibrio final
0,112 M
HCl
0,112 M


9. Cl
ˉ
H3O
+
HF
F
ˉ
H3O
+
Equilibrio final
c)[KOH]=0,112M(250ml/500ml)=0,056M [HCl]=0,112M(250ml/500ml)=0,056M
KOHK
+
+HO

HCl+H
2OH
3O
+
+Cl

--- 0,056 0,056 --- 0,0560,056
Seproduceunaneutralizaciónácidofuerte+basefuerte
H
3O
+
+HO

H
2O
Inicial0,056 0,056
Final ------ 0,056
Sóloquedaelsiguienteequilibrio:
[HF]=0,1M(250ml/500ml)=0,05M
HF+H
2OH
3O
+
+F

Inicial0,05 --- ---
Equ0,05–xx x
Nosepudedespreciarlax,pues0,05M<100K
FH.
Utilizandolaexpresión:??????
&#3627408443;??????=6,31·10
−4
=
??????
−
&#3627408443;3&#3627408450;
+
&#3627408443;??????
=
??????
2
0,05−??????
x
2
+6,31·10
-4
x-3,155·10
-5
=0
x=[H
3O
+
]=5,31·10
-3
pH=2,275
KOH
HO
ˉ
K
+
x
x x

10. 53.-Tenemos 20 ml de una disolución acuosa de HF 0,1 M y HIO 0,1 M a la vez. Calcula: a) El pH de la disolución
b) El pH de la disolución resultante de añadir 20ml de una disolución de KOH 0,2 M. (Datos:K
HF= 6,3·10
-4
y K
HIO= 3,2·10
-11
)
SOLUCION
a) HF
(ac) + H
2O F

(ac) + H
3O
+
(ac) K
HF= 6,3·10
-4
HIO
(ac) + H
2O IO

(ac) + H
3O
+
(ac) K
HIO= 3,2·10
-11
Para calcular el pH sólo se tiene en cuenta el equilibrio del HF, dominante porque: K
HF> 100K
HIO
HF
(ac) + H
2O F

(ac) + H
3O
+
(ac) K
HF= 6,3·10
-4
Inicio 0,1
Equ0,1 –x x x
La x se desprecia frente a 0,1 porque 0,1 > 100K
HF ??????
&#3627408443;??????=6,31·10
−4
=
??????????????????
−
&#3627408443;3&#3627408450;
+
&#3627408443;??????
=
??????
2
0,1−??????
x = [H
3O
+
] = 7,94·10
-3
pH = 2,1
HF
F
ˉ
H3O
+
Equilibrio final
HIO
IO
ˉ H3O
+
x
x x



11. Equilibrio final
HF HO
ˉ
b) En la disolución resultante de la mezcla: [KOH] = 0,2·20/40 = 0,1 M [HF] = 0,1·20/40 = 0,05 M
[HIO] = 0,1·20/40 = 0,05 M
Reacción de neutralización de base fuerte con 2 ácidos débiles
HF + HIO + KOH F

+ IO

+ K
+
+ H
2O
Inicio 0,05 0,05 0,1 0 0 0
Final 0 0 0 0,05 0,05 0,1
Los aniones, bases conjugadas, que proceden de Ácidos débiles reaccionan con agua
F

(ac)+ H
2O HF
(ac) + HO

(ac) K
F= 10
-14
/6,3·10
-4
= 1,6·10
-11
IO

+ H
2O HIO
(ac) + HO

(ac) K
IO= 10
-14
/3,2·10
-11
= 3,1·10
-4
Para calcular el pH se emplea el equilibrio dominante: K
IO> 100 K
F
IO

(ac)+ H
2O HIO
(ac) + HO

(ac) ??????
&#3627408444;&#3627408450;
−=3,1·10
−4
=
&#3627408443;&#3627408450;
−
&#3627408443;&#3627408444;&#3627408450;
&#3627408444;&#3627408450;
−=
??????
2
0,05−??????
=
??????
2
0,05
Inicio 0,05 0 0
Equ0,05 –x x x
La x se desprecia frente a 0,05 porque 0,05 > 100K
IO x = [HO

] = 3,94·10
-3
pH = 11,6
HF
HIO
KOH
IO
ˉ
F
ˉ
K
+
HIO HO
ˉ
x
x x
0,05M
0,05M
0,1M



12. 54.-Enunadisoluciónacuosade250mlhayinicialmente0,03molesdelasalNa
2C
2O
4.Calcula:a)ElpHdeladisolución
b)Sienladisoluciónanteriorhubiesehabido,además,0,06molesdeHCliniciales,¿cuálhubiesesidoelpHdeestadisolución?.
(Datos:Acidooxálico,H
2C
2O
4:K
a1=0,056yK
a2=510
-5
)
SOLUCION
a)[Oxalato cálcico] = [Na
2C
2O
4] = 0,03/0,25 = 0,12 M Na
2C
2O
42Na
+
+ C
2O
4
=
0,12 M
Para calcular el pH sólo se tiene en cuenta la 1ª reacción de protonación: K
b1>> K
b2
C
2O
4
=
+ H
2O HC
2O
4
-
+ HO
-
K
b1= K
w/K
a2= 10
-14
/5·10
-5
= 2·10
-10
Inicio 0,12
Equ0,12 –x x x K
b1= x
2
/(0,12 –x) = x
2
/0,12 = 2·10
-10
x = [HO
-
] = 4,9·10
-6
pOH= 5,31 pH = 8,7
C
2O
4
=
Equilibrios finales
0,12M
Na
+
Na
+
HC
2O
4
-
x x x
HO
ˉ
H
2C
2O
4 HO
ˉ
Na
2C
2O
4
0,12M



13. b)[HCl] = 0,06/0,25 = 0,24 M.
Neutralización: C
2O
4
=
+ 2HCl H
2C
2O
4+ 2Cl
-
Inicio 0,120,24
Final ---- ----- 0,12 0,24
Para calcular el pH sólo se tiene en cuenta la 1ª reacción de disociación: K
a1>> K
a2
H
2C
2O
4+ H
2O HC
2O
4
-
+ H
3O
+
K
a1= 0,056
Inicio 0,12
Equ0,12 –x x x K
a1= x
2
/(0,12 –x) = x
2
/0,12 = 0,056
x = [H
3O
+
] = 0,082 pH = 1,1
Equilibrios finales
0,12M
H
2C
2O
4
C
2O
4
=
HCl
0,12 M 0,24 M
HC
2O
4
-
x x x
H
3O
+
0,24 M
Cl
-
C
2O
4
= H
3O
+



14. 4.-VamosaprepararunadisoluciónreguladoraconlabasedébilconocidacomoTris(R-NH
2),ydeM
m=121g/mol.Paraello,
disolvemosinicialmente72,6gdeTrisenaguayacontinuaciónleañadimosHCl12Myaguahastaenrasara1litro.Teniendoen
cuentalassiguientesreacciones: R-NH
2+HClR-NH
3
+
+Cl
-
R-NH
2+H
2OR-NH
3
+
+HO
-
pK
b=5,7
Calcula:a)ElvolumendedisolucióndeHCl12MquehabríaqueañadiraladisolucióninicialdeTrisparaqueenladisolución
finalla[Tris]
eq=[ácidoconjugadodelTris]
eq.
b)ElpHdeladisoluciónfinal.
R-NH
2 HCl12M AGUA
SOLUCION
a)MolesinicialesdeTris:72,6/121=0,6
Paraqueenladisoluciónfinal[R-NH
2]=[R-NH
3
+
],hayqueconvertirlamitaddelos0,6molesinicialesdeTris,ensuácido
conjugado
R-NH
2+HClR-NH
3
+
+Cl
-
Inicial0,6 0,3
Final0,3 0 0,3 0,3
MolesdeHClquehayqueañadir=0,3=V·M=12V V=0,025litros
b)Traslaadicióndelos25mldeHClyelenraseconaguaa1litrodedisoluciónfinal,obtenemosunadisoluciónreguladora:
R-NH
2+H
2OR-NH
3
+
+HO
-
pK
b=5,7
0,3M 0,3M x
??????
&#3627408463;=2·10
−6
=
&#3627408443;&#3627408450;
−
??????−&#3627408449;&#3627408443;
3
+
??????−&#3627408449;&#3627408443;2
=
0,3&#3627408443;&#3627408450;
−
0,3
=&#3627408443;&#3627408450;
−
pH=14-pOH=14–5,7=8,3
DISOLUCION FINAL

15. 7.-Lafosfofructokinasa,enzimaclaveenlaregulacióndelacineticadelaglicolisis,cuyocentroactivoesunahistidinaespocoactiva
sielgrupoimidazolprotonadoesmayoritario.Perosielmayoritarioesimidazoldesprotonado,seaceleralaglicolisis,(aumento
consumodeglucosa).¿CómoseráesteconsumosidebidoaunaalcalosiselpHsubea7,7?.(pK
a=6,7).
SOLUCION
+
ImH
2+ H
2O ImH + H
3O
+
??????
??????=
&#3627408444;??????&#3627408443;
??????&#3627408443;
3&#3627408450;
+
??????
+
&#3627408444;??????&#3627408443;
2
??????
=
&#3627408444;??????&#3627408443;
??????10
−7,7
+
&#3627408444;??????&#3627408443;
2
??????
=10
−6,7
[ImH] = 10[
+
ImH
2] se acelera el consumo de glucosa
H
N
N
H
+
-
pH < 6pH > 13pH = 7
EQUILIBRIO BIOQUIMICO ACIDO-BASE

16. 6.Lascélulasmuscularessometidasagranesfuerzofísicolleganaoperarencondicionesanaerobiasyproducenácidoláctico,sin
embargosupHinternoes6,8graciasaladisoluciónreguladoradefosfatos.CalculalarelaciónH
2PO
4
-
/HPO
4
=
enelcitoplasmadela
célula.
SOLUCIÓN
H
3PO
4+ H
2O H
2PO
4
-
+ H
3O
+
K
1
H
2PO
4
-
+ H
2O HPO
4
=
+ H
3O
+
K
2= 6,3110
-8
HPO
4
=
+ H
2O PO
4

+ H
3O
+
K
3
[H
3O
+
] = 10
-6,8
??????
&#3627408462;2
=
&#3627408443;&#3627408451;&#3627408450;
4
=
&#3627408443;3&#3627408450;
+
??????????????????????????????
&#3627408443;2&#3627408451;&#3627408450;
4
− =6,31·10
−8
&#3627408443;&#3627408451;&#3627408450;
4
=
??????
&#3627408443;2&#3627408451;&#3627408450;
4
−
??????
=
6,31·10
−8
10
−6,8
=0,4 &#3627408486;
&#3627408443;2&#3627408451;&#3627408450;
4
−
??????
&#3627408443;&#3627408451;&#3627408450;
4
=
??????
=
1
0,4
=2,5
H
3PO
4
PO
4

pH = 6,8
HPO
4
=
H
2PO
4
-