ÁCIDOS Y BASES

Las cuestiones teóricas habituales suelen tratar acerca de los conceptos de ácido y base (véase el cuadro), el concepto de pH y los indicadores, la hidrólisis y las disoluciones reguladoras.

CONCEPTO DE ARRHENIUS CONCEPTO DE BRÖNSTED-LOWRY

ÁCIDO Sustancia que en agua origina H+

ÁCIDO Sustancia dadora de H+

BASE Sustancia que en agua origina OH-

BASE Sustancia aceptora de H+

PROCESO ÁCIDO-BASE Neutralización entre H+ y OH-

PROCESO ÁCIDO-BASE Transferencia de H+ del ácido a la base

En cuanto cálculos numéricos, son frecuentes los cálculos de pH en disoluciones de ácidos y bases, fuerte y débiles, y también sobre volumetrías ácido-base.

1. Clasifique, cuando sea posible, las siguientes especies como ácidos o bases de Brönsted-Lowry, escribiendo reacciones que justifiquen sus afirmaciones: HSO4

-; NH4+; CH3-O-CH3;

CH3-CH3; I-.

2. Indique razonadamente si son ácidas, básicas o neutras cada una de las disoluciones acuosas de los siguientes compuestos: a) bromuro de hidrógeno, b) cloruro de amonio, c) hidróxido de sodio, y d) acetato de sodio. Formule las ecuaciones iónicas que justifiquen su respuesta.

3. Defina los conceptos de ácido y base según la teoría de Arrhenius. Clasifique por su acidez, de mayor a menor, las siguientes disoluciones: a) pH=10. b) pOH=5. c) [OH-]=10-12M. d) [H+]=10-6M.

4. Una disolución de un ácido monoprótico en concentración 10-2M, se encuentra ionizado en un 3%. Calcular: a) El pH de la disolución. b) La constante de disociación de dicho ácido.

5. Se prepara una disolución disolviendo 180 g de hidróxido de sodio en 400 g de agua. La densidad de la disolución resultante es de 1,340 g/cm3. a) Calcular la molaridad de laq disolución. b) Calcular los gramos de hidróxido de sodio necesarios para preparar 1 litro de disolución 0,1M. Masas atómicas en u.m.a.: Na=23,0: O=16,0; H=1,0.

6. Se dispone de una disolución de HNO3, cuya riqueza es del 70% y su densidad es 1,42 g/ml. a) ¿Cuál es la molaridad de dicha disolución? b) ¿Cuántos gramos de esta disolución serán necesarios para preparar 300 ml de ácido nítrico 2,5 M? Masas atómicas: H=1,0; N=14; O=16.

7. Calcule el pH de las disoluciones obtenidas al mezclar: a) 400 ml de ácido clorhídrico 0,01 M y 100 ml de hidróxido sódico 0,10 M. b) 400 ml de ácido clorhídrico 0,10 M y 100 ml de hidróxido sódico 0,10 M.

8. i) ¿Qué sucede cuando se disuelve cianuro de sodio en agua? Escriba la ecuación de la reacción y analícela desde el punto de vista ácido-base de Brönsted. ii) Calcule el pH de una disolución 0,1 M de cianuro de sodio sabiendo que la constante de acidez del cianuro de hidrógeno es Ka=4,9·10-10. Kw=1,0·10-14

9. Complete los siguientes equilibrios ácido-base de tal forma que la primera especie en cada miembro de la ecuación sea un ácido: a) ….. + HS- ↔ ….. + H2O b) NH4

+ + ….. ↔ H2O + ….. c) H2O + CH3COO- ↔ ….. + …..

10. Conteste razonadamente: a) ¿Cuál es el pH de 100 ml de agua destilada? b) ¿Cuál sería el pH después de añadirle 0,05 ml de ácido clorhídrico 10M? c) Según la teoría de Brönsted,

indica todos los pares ácido-base de las siguientes especies químicas: HNO2; NH3; OH-; NO2-

; NH4+ y H2O.

11. La acción del ácido sulfúrico concentrado sobre el cloruro de sodio conduce a la obtención de ácido clorhídrico gas y sulfato de sodio. a) Escriba la ecuación química del proceso que tiene lugar. b) Si el ácido clorhídrico (gas) se recoge en agua de forma que se obtiene 1 litro de disolución de pH igual a 1, ¿qué cantidad de cloruro de sodio reaccionó? c) ¿Qué volumen de ácido sulfúrico del 98% en peso y 1,84 g/cc de densidad debe utilizarse en la reacción?

12. Dos especies químicas AH y BH se comportan como ácidos débiles frente al agua con valores de Ka de 10-4 y 10-6 respectivamente. a) ¿Cuál de los dos ácidos debe considerarse más débil frente al agua? b) ¿Cuáles son las bases conjugadas de estos ácidos? ¿Cuál de ellas se comportará como base más fuerte frente al agua? Razone y justifique todas las respuestas.

13. Calcule el pH y el grado de ionización de una disolución acuosa de ácido acético 0,055M. ¿Qué molaridad debería tener una disolución de ácido clorhídrico para que su pH tuviese el mismo valor que el de la disolución de ácido acético? Dato: pKa(ácido acético)=4,74.

14. a) ¿Qué es una sustancia anfótera? Explíquelo con un ejemplo. b) ¿Por qué una disolución de sodio en agua da un pH>7?

15. 10 ml de hidróxido de potasio se neutralizan con 35,4 ml de una disolución 0,07M de ácido sulfúrico. a) Escribe y ajusta la reacción de neutralización. b) Calcula los gramos de hidróxido de potasio que hay en los 10 ml de disolución. c) Calcula la molaridad de la disolución de la base.

16. En el laboratorio existe un frasco con una etiqueta en la que se lee NaOH≈1M. Explica cómo podrías conocer la molaridad exacta de dicha disolución si dispone de ácido clorhídrico 1,08M. Describa y dibuje el material que emplearía y calcule la molaridad exacta de la disolución básica si para neutralizar 10 ml de ésta se consumieron 8,5 ml de una disolución de ácido clorhídrico.

17. En la etiquete de un frasco de ácido sulfúrico figuran los siguientes datos: densidad 1,84 g/cc; riqueza 96% (en peso). a) Calcule la concentración del ácido y exprésela en: molaridad, molalidad y fracción molar del ácido sulfúrico. b) ¿Cuántos ml de hidróxido de sodio 2,00 M se requieren para que reaccionen completamente con 10 ml de ácido sulfúrico del frasco? c) ¿Cuál será el pH de la disolución resultante?