Problemas de equilibrio ionico

       1.-  Se valoran 100 mL de una disolución de NaOH 0.15 M con una disolución de un ácido débil monoprótico de concentración desconocida. En el punto de equivalencia, el volumen de ácido gastado es de 150 mL. Si a continuación se añaden 30 mL más de ácido el pH es de 4.4. Determinar el pH correspondiente al punto de equivalencia.

        En el pto. de equivalencia se cumple que:    meq.base = meq. ácido
        o sea,        100·0.15 = 150·N    de donde  la concentración del ácido es  N = 0.10 eq/L
ó 0.10 M
        Cuando el volumen de ácido añadido es de 180 mL, estamos en el siguiente punto de la reacción:
                                   NaOH    +    HA     ®    NaA  +  H2O
                                 100·0.15   180·0.10
                                   15meq      18 meq
                                     ---              3 meq          15 meq

        Es decir, se ha formado una disolución reguladora cuyo pH es 4.4 o lo que es lo mismo su (H+) = 4.0·10-5  M.   Teniendo en cuenta que el volumen total en este punto es 100 + 180 = 280 mL y considerando el equilibrio de disociación del ácido, la concentración de todas las especies es:                                          HA     «       A-    +    H+
                                        3/280             15/280    4,0·10
        Con lo que podemos determinar la constante de equilibrio del ácido débil
                K =   (15/280)·4.0·10-5 =  2.0·10-4
                                (3/280)
        Volvemos al punto de equivalencia, para calcular el pH en él                                    NaOH   +  HA     «    NaA  +  H2O
                                     15 meq    15 meq
                                       ---          ---               15 meq
        Se ha formado una sal básica, cuya concentración es (NaA) = 15/250 = 0.06 M, y que sufre un proceso de hidrólisis
                                        A-     +     H2O  «    HA   +   OH-                                   0.06 - x                                x            x

                K =  1.0·10-14 =     x2               de donde x = (OH-) = 1.7·10-6   M
                        2.0·10-4       0.06 - x
        Siendo entonces pOH = 5.8 y por tanto el pH = 8.2
 

        2.- Se desean preparar 150 mL de una disolución reguladora que tenga un pH = 5.20 a partir de una disolución 0.25 N de ácido acético y otra0.25 N de acetato sódico. Calcular los volumenes de las dos disoluciones que hemos de tomar.
Ka (HAc) = 1.8·10-5

        Llamamos V al volumen de la disolución a ác. HAc que necesitamos, con la que el volumen de la disolución de NaAc será 150 - V.
        Al mezclar las dos disoluciones las nuevas concentraciones serán:
            (HAc) =   V·0.25   M         (NaAc) =    (150 - V)· 0.25  M                               150                                            150
        Escribimos el equilibrio de disociación del ác. HAc con las concentraciones correspondientes, teniendo en cuenta que si pH = 5.20  quiere decir que (H+) = 6.3·10-6 M

                                HAc       «           Ac-      +        H+
                                V·0.25              (150 -V)·0.25     6.3·10-6
                                   150                       150
        Por último aplicamos la ecuación de la constante del ácido

                            (150 - V)· 0.25  · (6.3·10-6)
                Ka  =            150                                 =  1.8·10-5
                                  V·0.25
                                    150
        Dedonde V = 39 mL de disolución de ác. HAc  y 150 - 39 = 111 mL de NaAc

    3.- 200 mL de una disolución de hidróxido amónico se valoran con ácido clorhídrico de concentración 0.250N, y se reaquieren 20.0 mL del ácido para alcanzar el punto de equivalencia. Calcular:
    a) el pH de la disolución inicial de hidróxido amónico
    b) el pH...