Ejercicios de quimica

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Capítulo 3

1. Identifique los pares ácido-base conjugados en la siguiente reacción: CH3COO- + HCN Solución: De acuerdo a la teoría de Brönted-Lowry, un ácido es una especie química que puede donar un ion H+ a una base; por lo tanto, al reaccionar un ácido con una base se producirá siempre un nuevo ácido y una nueva base. Si se observa la reacción ácido-base de este problema: CH3COO- +HCN CH3COOH + CNCH3COOH + CN-

se puede ver que la especie CH3COO- (ion acetato) es un aceptor de protones porque posee pares electrones no compartidos sobre el átomo de O que lleva la carga negativa y es por lo tanto una base, mientras que el HCN es un ácido(ácido cianhídrico) porque cede un ion H+ al ion acetato: CH3COO- + HCN base1 ácido2 CH3COOH + CNácido1 base2

Al producirse latransferencia de un protón, la base CH3COO- se transforma en un ácido, CH3COOH que es por lo tanto su ácido conjugado . Por otra parte el ácido HCN se transforma en el ion cianuro, CN- que es su base conjugada En resumen, los pares ácido-base conjugados que se encuentran en esta reacción son: HCN/CNCH3COOH/CH3COO2. Escriba la fórmula de los ácidos conjugados de las siguientes bases: (a) HS-; (b) H2PO4-.Solución: (a) Una base corresponde a una especie química que acepta un protón, por lo tanto cuando el HS- acepta un protón: HS- + H+

Reacciones Acido-Base

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se transforma en H2S. (b) Procediendo de manera similar, el ion H2PO4- acepta un protón y se convierte en H3PO4.

3. Escriba la fórmula de las bases conjugadas de los siguientes ácidos: (a) HSO3-; (b) H2PO4-. Solución: (a) Pordefinición, cuando un ácido cede un protón se transforma en su base conjugada. Para determinar la fórmula de la base conjugada del HSO3- se procede entonces a quitarle un protón, por lo cual se debe eliminar un átomo de H de la fórmula y la carga total de la especie se hace más negativa, puesto que el átomo de H deja su electrón. La fórmula de la base conjugada del ion HSO3- es entonces SO32-. (b)Procediendo de manera similar, se quita un H de la fórmula del H2PO4- y se aumenta la carga negativa en una unidad, resultando la base conjugada de esta especie como HPO42-. 4. Calcular el pH de una disolución que tiene la siguiente concentración de iones hidronio: (a) 4,75 × 10-4 M; (b) 0,0188 M: (c) 5,79 × 10-10 M. Solución: (a) si se conoce la concentración de iones hidronio de la solución, paracalcular el pH basta con aplicar la definición de pH: pH = - log [H+] pH = - (log 4,75 × 10-4 ) pH = - (-3,323) pH = 3,32 (b) pH = - (log 0,0188) = - (-1,726) pH = 1,73 (c) pH = - (log 5,79 × 10-10) = - (-9,237)

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Capítulo 3

pH = 9,24 Observe que en cada caso el resultado se ajustó al número de cifras significativas de la concentración de ion hidronio. 5. Calcular el pH de una disolucióncuya concentración de iones hidroxilo es : (a) 4,5 × 10-12 M; (b) 0,00316 M; (c) 2,3 × 10-4 M. Solución. (a) Para calcular el pH de una solución básica se puede usar cualquiera de los siguientes métodos: • Método 1: Calcular primero el pOH, aplicando: pOH = - log [OH-] pOH = - (log 4,5 × 10-12) = - (-11,35) pOH = 11,4 Para calcular el pH se aplica la relación: pH + pOH = 14 pH = 14 - pOH pH = 14- 11,4 = 2,6

• Método 2: Aplicando el producto iónico del agua, se determina la [H+]:

[ ][ ] 1 × 10-14 = [ H+ ]× (4,5 × 10-12 ) [ H+] = 2,22 × 10 M
K w = H+ OH-3

Luego, según la definición de pH: pH = - log [H+] pH = - (log 2,22 × 10-3) = - (-2,65)

Reacciones Acido-Base

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pH = 2,6 El resultado se aproxima para mantener el número de cifras significativas. Observe que losresultados intermedios se dejaron con una cifra significativa más y que la aproximación se hizo sólo en el resultado final. (b) [OH-] = 0,00316 M • Método 1: pOH = - (log 0,00316) = - (-2,50) = 2,50 pH = 14 - pOH = 14 - 2,50 = 11,5 • Método 2: K w = H+ OH-

[ ][

]

1 × 10-14 = [ H + ]× (0,00316)

[ H+]

= 3,16

× 10-12 M

pH = - (log 3,16 × 10-12) = 11,5

(c) [OH-] = 2,3 × 10-4 M. •...