Ácido base

Ionización del agua. Densidad. Disolución acuosa. Aminóácido glicina. Concentraciones. Curvas de valoración

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EJERCICIOS TEMA 5. ÁCIDO-BASE Curso 2004/05

1). a) ¿Cuál es la [H+] producida por ionización del agua en una disolu­ción 0.10 M de HCl? ¿Puede esta concentración despreciarse frente a la de [H+] procedente del HCl? b) ¿Y en una disolución 1,0·10-8 M?

2). A 60 oC la densidad del agua es 0,983 g/mL y Kw= 9,6.10-14. Calcular el pH del agua pura a esa temperatu­ra. ¿Es ácida o básica el agua a esa T? ¿Cuál es el porcentaje de ionización del agua?

3). En una disolución acuosa 0.050 M, un ácido débil está ionizado en un 1.2 %. Calcular Ka.

4). Los músculos pueden doler tras un ejercicio intenso debido a que se forma ácido láctico (Ka=1,4.10-4) a una velocidad mayor a la que se metaboliza para dar CO2 y H2O. ¿Cuál es el pH del fluido muscular cuando la concentración de ácido láctico es 1,0·10-3 M?

5). Calcular el grado de disociación de un ácido débil para las siguientes concentraciones de ácido:

a) [HA] = 100 · Ka b) ) [HA] = Ka c) ) [HA] = 'Ácido base'

6). El aminoácido glicina existe principalmente en la forma +NH3-CH2-COO-. Escribir las fórmulas del ácido conjugado y la base conjugada de la glicina. Si su pKa es 9,78 ¿cuál será el pH de una disolución 0,0100 M de glicina?

7). Calcular las concentraciones de H+, OH-, HCO3- y CO32- en una disolución acuosa 5,00·10-2 M de H2CO3. ¿Cuál es el pH de esta disolución? K1=4,20.10-7, K2=4,80.10-11.

8). Para el ácido sulfuroso K1=1,7.10-2 y K2=6,5.10-8. a) Determinar el pH de una disolución 0,20 M de este ácido. b) Ordenar, de mayor a menor concentración, todas las especies presentes en una disolución acuosa de este ácido.

9). Para el ácido carbónico (ácido trioxocarbónico (IV)) K1=4·10-7 y K2=5·10-11. Para el ácido sulfuroso (ácido trioxosulfúrico (IV)) K1=2·10-2 y K2=5·10-8. Según esto, a) determinar los valores de Ka y Kb para el ión bicarbonato y el ión bisulfito b) En una reacción ácido-base entre ión bicarbonato e ión bisulfito, ¿cuál cederá protones y cuál los aceptará?

10). Una disolución 0.0100 M de fenolato de sodio tiene un pH de 11. Escribir la expresión de la constante de hidrólisis y calcular los valores de la Kb del fenolato y de la Ka del fenol.

11). Calcular las concentraciones de ión metilamonio, metilamina (Kb=4,7.10-4) y OH- presentes en una disolución 0,25 M de cloruro de metilamonio.

12). Asignar a cada una de las siguientes disoluciones (todas de igual concentración) su valor correspondiente de pH. (Datos:Ka (HAc)=1,8·10-5 Ka(HF)=7,2·10-4; Ka(HSO4-)=1,2·10-2; Kb(NH3)=1,8·10-5)

- Disoluciones: A: NaHSO4 B: KNO3 C: NH4NO3 D: NaAc E: NaF

- pHs : a: 1,0 b: 4,6 c: 7,0 d: 8,6 e: 9,4

13). Al valorar 10 ml de disolución de ác. fluorhídrico (Ka=7,0·10-4) con hidróxido de potasio 0,50 M, se han gastado 8,0 ml de base para alcanzar el punto de equivalencia. a) Escribir la reacción correspondiente. b) ¿Cuál es la concentración de la disolución de HF? c) ¿Cuál es el pH en el punto de equivalencia de la valoración?

14). En un laboratorio hay dos disoluciones que tienen el mismo pH, una de ácido clorhídrico y otra de ácido acético. Si tomamos 10 mL de cada una y las valoramos con una disolución de hidróxido de sodio ¿Cuál de las dos disoluciones necesitará mayor volumen de base para llegar al punto de equivalencia?

15). Esbozar las siguientes curvas de valoración y calcular el pH inicial y el correspondiente al punto de equivalencia:

  • 25,0 mL de KOH 0,100 M con HI 0,200 M

  • 10,0 mL de NH3 1,00 M con HCl 0,250 M (pKb (NH3) = 4,74)

  • 16). En la valoración de 20,0 mL de NaOH 0,175 M con HCl 0,200 M ¿qué volumen de HCl se habrá añadido cuando el pH sea: a) 12,55 b) 7,00 c) 4,00 ?

    17). Si se dispone de los siguientes pares de sustancias: 1-ácido acético y acetato de sodio (pKa=4,74) 2-metilamina y cloruro de metilamonio (pKb=3,37) 3-amoniaco y cloruro de amonio (pKb=4,74)

    4-ácido hipocloroso e hipoclorito de sodio (pKa=7,54) 5-fenilamina y cloruro de fenilamonio (pKb=9,13) a) ¿Qué par de sustancias elegirías para preparar un tampón de pH=9?

    b) ¿En qué proporción deberían estar las concentraciones de dichas sustancias?

    18) Para el ácido ortofosfórico: pK1=2,12; pK2=7,21 y pK3=12,67. ¿Cuál es el pH de una disolución tampón que contiene Na2HPO4 0,040 M y KH2PO4 0,080M?

    19) Calcular el pH de una disolución que se prepara disolviendo 1,00 mol de ácido láctico (Ka =1,40.10-4) y 1,50 moles de lactato sódico en agua y completando el volumen de disolución hasta 500 mL. Si posteriormente agregamos a la disolución 0,25 moles de H+, calcular las concentraciones de ácido láctico, ión lactato y el nuevo pH de la disolución resultante. (Suponer que no hay cambio de volumen)

    20). El dióxido de carbono producido en la respiración celular es transportado por la sangre en forma de ion bicarbonato y de ácido carbónico en proporción 9 a 1. El sistema tampón carbónico/bicarbonato es el principal regulador del pH de la sangre, que es 7,4. a) Determinar la Ka del ácido carbónico.

    b) Si el pH de la sangre descendiera por debajo de 7,00 o se elevara por encima de 7,80 los resultados serían letales ¿Qué proporciones HCO3-/H2CO3 máxima y mínima pueden permitirse en la sangre sin que se produzca la muerte del individuo?

    21). ¿Qué cantidad de disolución 0,200 M de fluoruro de sodio debe añadirse a 100 mL de otra disolución 0.100 M de ácido fluorhídrico para obtener una disolución regula­dora de pH=3? Ka=7,20.10-4.

    22). Se preparó una disolución reguladora añadiendo 10 ml de disolu­ción 4.0 M de acetato sódico a 10 ml de otra 6.0 M en ácido acético y diluyendo a un volumen total de 100 mL. ¿Cuál es el pH de la disolución?

    23). Una botella de amoniaco concentrado tiene una molaridad de 14,8. Calcular el volumen de amoniaco concentrado (Kb=1,80.10-5) y el peso de cloruro amónico que tendrían que utilizarse para preparar 150 mL de una disolución reguladora de pH=10.0, si la concentración final de cloru­ro amónico ha de ser 0.250 M.

    24). Un tampón (pH=9,6) contiene 5,35 g/L de cloruro amónico y amoniaco 0,200 M. a) Hallar la Kb del amoniaco. b) Si a 100 mL de la disolución tampón se le añaden 0,0100 moles de ácido clorhídrico ¿Cuál es el pH de la disolución resultante? Considerar que no hay cambio de volumen.

    25). Calcular la variación de pH que se produce al añadir 1,00 mL de HCl 2M a 20 mL de: a) agua pura; b) una disolución 1M de ácido acético; c) una disolución tampón HAc(1M)/NaAc(1M). pKa = 4,74.

    26). Para el indicador azul de bromofenol Ka= 5,80·10-5. ¿Qué porcentaje de indicador estará en forma básica (azul) y en forma ácida (amarillo) a pH= 3,00 y a pH= 6,00? ¿Qué color veremos en cada caso?

    27). El anaranjado de metilo es un indicador de Ki=2,0·10-4. Su forma ácida es roja y su forma básica es amarilla. a) ¿Qué color veremos al ponerlo en una disolución 0,20 M de ácido benzoico (Ka=6,0·10-5)? b) ¿Qué color veríamos al añadirlo a una disolución 0,20 M en ácido benzoico y 1,0 M en benzoato sódico? c) Si a 1 L de la disolución del apartado b) le añadimos 4,0 g de NaOH ¿cambiará el color del indicador?

    28). Tenemos 250 mL de una disolución tampón que contiene ácido acético 0,250 M y acetato de sodio 0,200 M. a) ¿Cuál sería el pH final si se le añaden 50 mL de ácido clorhídrico 0,100 M? b) ¿Cuál es el número máximo de moles de ácido clorhídrico que puede neutralizar sin que se supere su capacidad amortiguadora? Ka= 1,80·10-5.

    Soluciones a los ejercicios. Tema 5.- ÁCIDO-BASE Curso 2004/05

    1.- a) [H+]=10-13. Sí puede despreciarse. b) [H+]=9,5×10-8. No puede despreciarse.

    2.- pH=6,51. ES NEUTRA. % ionización = 5,68·10-7

    3.- Ka=7,3·10-6

    4.- pH=3,5

    5.- a)  = 0,0951 b)  = 0,618 c)  = 0,990

    6.- a) +NH3-CH2-COOH y NH2-CH2-COO- b) pH=5,89

    7.- [H+]=1,45.10-4, [OH-]=6,90.10-11, [HCO3-]=1,45.10-4, [CO32-]=4,80.10-11. pH=3,84.

    8.- pH=1,3, [H2SO3] > [H+] > [HSO3-] >> [SO32-] >> [OH-]

    9.- Para el HCO3-: Ka=5×10-11 y Kb=2,5×10-8. Para el HSO3-: Ka=5×10-8 y Kb=5×10-13.

    Cederá el protón el bisulfito (ácido más fuerte) y lo aceptará el bicarbonato.

    10.- Kb=1,11.10-4 Ka=9,0.10-11

    11.- 0,25 M, 2,3.10-6 M, 4,3.10-9 M

    12.- Aa Bc Cb De Ed

    13.- HF + OH- F- + H2O [HF]=0,40 M pH=8,3

    14.- Igual [H+], luego [HAc] > [HCl]. La de HAc necesita mayor volumen de base.

    15.- a) 13,0 y 7,0 b) 11,6 y 4,98

    16.- a) 11,85 mL b) 17,5 mL c) 17,52 mL

    17.- a) Par 3. b) [NH4+]/[NH3]=1,82

    18.- pH=6,9

    19.- a) 4,03 b) 3,85

    20.- a) Ka=3,6·10-7. b) 22,4 y 3,55

    21.- 36,0 mL

    22.- 4,56

    23.- 2,00 g y 14,1 mL

    24.- a) 2,0·10-5. b) pH = 9,0

    25.- a) pH = -5,98 b) pH = -1,35 c) pH = -0,087

    26.- a) 5,5% de In-, 94,5% de HIn. Amarillo. b) 98,3% de In-, 1,7% de HIn. Azul.

    27.- a) pH=2,46. Rojo b) pH=4,92. Amarillo c) pH=5,26. No cambia.

    28.- (pHinicial = 4,64) a) 4,56 b) 0,04 moles de HCl