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Problemas Resueltos y Propuestos de equilibrio ácido-base en solución acuosa
18.1 Calcular [OH-] en una solución en donde [H+] es 5.0x10-4
Kw= [H+] x [OH-]=1.0 x 10*-4
OH-= Kw/ [H+]= 1.0 x 10*-14/5.0 x 10*-4= 0.5 x 10*-10 mol/litro
18.2 (a) ¿Cuál es la [H+] de una solución de HCL 0.001 M a 25°C si el HCL está completamente ionizado de acuerdo con la ecuación HCL= H+ CL-? (b) ¿Cuál es el pH?(c) ¿cuál es el pOH? ¿Cuál es la [OH-]?
(a) como el HCL es un electrolito fuerte, se puede despreciar la concentración de iones H+ debido al agua. El HCL 0.001 M contiene 0.001 ml de HCL en un litro de solución y al ionizarse produce 0.001 mol de H+; por tanto [H+] = 0.001 mol/litro= 10-3 mol/litro
(b) pH=-log [H+]=-log (10*-3)=-(-3)=3
(c) pH + pOH =14; pOH=14-pH=14-3=11
(d) pOH=-log [OH-]
O sea -pOH=10*-pOH = 10*-11 mol/litro
También se puede obtener la [OH-] a partir de la relación
Kw= [H+] x [OH-], [OH]= Kw/ [H+]=1.0 x 10*-14/1.0 x 10*-3= 1.0 x 10*-11 mol/litro
18.3 ¿Cuál es el pH de una solución si [H+] es (a) 2x10-3; (b) 5 x 10-9; (c) 1 x 10*-3 mol/litro?(a) pH=log 1/ [H+]= log 1/2x10*-3= log 10*3/2 = log10*3 – log2 = 3.00-0.30 = 2.70
(b) pH=log1/[H+]=log1/5x10*-9=log10*9%5=log10*9-log5=9-0.699=8.301
(c) pH=log1/ [H+]=log1/10*3=log10*3=3
18.4 calcular el pH de las soluciones de NaOH con las concentraciones (a) 1.0 M, (b) 0.40 M; (c) 4.5 x 10-3 M
Considerando a NaOH completamente disociado, se obtiene directamente [OH-];de este valor se puede calcular [H+] empleando [H+] x [OH-]= 1.0 x 10*-14 y luego encontrar el pH. Sin embargo, es más fácil calcular el pOH y de aquí encontrar el pH
(a) [OH-]=1.0 [OH-]= 1.0
pOH = -log[OH-]= -log1.0=0.0
pH=14-pOH= 14.0-0.0= 14.0
(b) [OH-]=0.40 [OH-]= 0.40= 4.0 x10*-1
pOH = -log[OH-]= -log(4.0 x 10*-1)= -log 4.0 –log10*-1
10*-1= -0.6020+1.00= 0.398
pH= 14.0-pOH= 14.0-0.398= 13.60
(c) [OH-]?4.5x10-3 [OH-]= 4.5 x 10*-3
pOH = -log(4.5 x 10*-3)= 3 –log4.5=3 -0.653= 2.347
pH= 14.0-pOH=14.0-2.347= 11.653
18.5 determinar (a) la [H+] y la [OH-] del ácido acético, CH3COOH, 0.200 M que esta ionizado en un 1.5%; (b) el pH y el pOH
(a) [H+]= 0.015 x 0.200= 0.003= 3 x 10*-3 mol/litro
[OH-]= 1.0x10*-14/ [H+]= 1.0X10*-14/3x10*-3= 0.33x10*-11= 03.3x10*-12 mol/litro
(b) pH=log1/ [H+]= log1/3x10*-3= log10*3/3= log10*3= 3-0.477=2.52
pOH=14.0-pH= 14.0-2.52= 11.48
18.6 calcular (a) la [OH-] y la [H+] en una disolución de amoniaco 0.020 M que esta ionizada un 4% (b) el pH y el pOH
(a) [OH-] = 0.04x0.020= 0.0008= 8x10*-4 mol/litro
[H+]=1.00x10*-14/ [OH-]= 1.00x10*-14/8x10*-4= 0.125x10*-10= 1.25x10*-11 mol /litro
(b) pH= log1/1.25x10*-11= log10*11/1.25= log10*11-log1.25=11.0-0.097= 10.9
pOH= 14.0-pH=14.0-10.9= 3.1
18-7 (a) ¿cuál es la concentración del ion hidrogeno [H+], en una solución de pH 3.0? (b) ¿Cuál es la concentración del ion hidróxido [OH-], en una solución de pH=8.40?
(a) Puesto que: pH= -log[H+]; -pH= log[H+]
[H+]= antilog (-pH)= 10-pH
[H+]= 10-pH= 10*-3 mol/litro
(b) Como se busca [OH-], se calcula primero pOH
pOH= 14-pH= 14-8.40= 5.60
[OH-]= 10.pOH= 10*-5.6018.8 calcular los valores pKa y pKb para (a) ácido fórmico, HCO2H, con una constante de disociación Ka= 2.0x10-4 y (b) amoniaco acuoso NH4OH, con una constante de disociación Kb= 1.8x10-5
(a) pKa= -log(2.0x10-4)? 4-log2.0= 4-0.30= 3.70
(b) pKb= -log(1.8x10-5)= 5-log1.8= 5-0.26= 4.74
Hidrolisis
18.9 calcular el pH y el porcentaje de hidrolisis que ocurre en una solución de NH4CL...