PAU – SELECTIVIDAD PAU – TEMA8 REACCIONES DE

PRUEBA DE SELECTIVIDAD CURSO 201516 ESTRUCTURA
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Ejercicios Selectividad Zaragoza Cinética Química Junio 2008 Opción

PAU – Selectividad

PAU – TEMA8. REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES

1.- Se dispone de 0,5 L de una disolución acuosa 0,1 M de un ácido débil HA, que se disocia un 5%.

Calcula el valor de la constante de disociación del ácido y el pH de la disolución.
¿Qué volumen de la disolución del ácido se necesita para neutralizar una disolución que contiene 0,2 gramos de hidróxido de sodio?

Datos.- Masas atómicas: H = 1,0; Cl = 35,5; Na = 23,0; O = 16,0

2.- Se preparan cuatro disoluciones diluidas independientes disolviendo la misma cantidad de moles por litro de cada uno de los siguientes ácidos: HCN (K_a = 7,2·10^-10), HAc (K_a = 1,8·10^-5), HF (K_a = 5,6·10^-4) y HClO (K_a = 3,0·10^-8).

Ordena las disoluciones de mayor a menor pH.
Ordena las disoluciones de mayor a menor concentración de ácido sin disociar.
Escribe las bases conjugadas de estos ácidos y ordénelas de mayor a menor carácter básico.

3.- A una disolución 0,01M de un ácido monoprótico le corresponde un grado de disociación de 0,98.

Explica razonadamente si son ciertas o no las siguientes afirmaciones:

se comporta prácticamente como un ácido fuerte
el pH de la disolución debe ser aproximadamente cero
el ácido está poco disociado
su base conjugada debe ser muy débil.

4.- Se dispone de una disolución acuosa que en el equilibrio tiene 0,2 M de ácido fórmico (ácido metanoico), cuya concentración en protones es 10^–3 M.

Calcule qué concentración de ion formiato tiene dicha disolución.
Calcule la constante de basicidad del ion formiato o metanoato. ¿Es una base débil o fuerte?
¿Cuántos mililitros de ácido clorhídrico 0,1 M habría que tomar para preparar 100 mL de una disolución del mismo pH que la disolución 0,2 M de ácido fórmico.

Dato: K_a ácido fórmico = 2·10^–3

5.- Justifique con cuál de las dos especies químicas de cada apartado, reaccionará el HF_(acuoso) en mayor medida. Escriba las reacciones correspondientes:

NO₃^-o NH₃
Cl^- o NaOH
Mg(OH)₂ o H₂O
CH₃-COOH o CH₃-COO^-

Datos.- K_a(HF)=6^.10^-4, K_b(NH₃) = 1,8^.10^-5, K_a
(HAc)= 1,85^.10^-5

6.-Una disolución acuosa de amoníaco de uso doméstico tiene de densidad 0,85 g·cm^–3 y el 8 % de NH₃ en masa.

Calcule la concentración molar de amoníaco en dicha disolución.
Si la disolución anterior se diluye 10 veces, calcule el pH de la disolución resultante.
Determine las concentraciones de todas las especies (NH₃, NH₄⁺, H⁺ y OH^–) en la disolución diluida 10 veces.

Datos.- Masas atómicas: N = 14, H = 1; K_bNH₃= 1,8·10^–5

Solución:

1.-

a) HA  A^-+ H⁺

c_eq c(1-α) cα cα

c_eq0,1·(1-0,05) 0,1·0,05 0,1·0,05

K_a = (0,1·0,05)²/0,1·(1-0,05) = 2,6·10^-4

b) NaOH  Na⁺ + OH^-;disociación completa nº moles OH^- = 0,2/40 = 0,005

necesarios 0,005 moles de ácido AH; nº moles = M·V  0,005 = 0,1·V  V = 0,05 L

2.-

Cuanto mayor sea K_a mayor será grado de disociación y mayor [H⁺], ya que todas tienen igual concentración inicial de ácido. A mayor [H⁺] menor pH. Luego la de mayor pH será la de menor K_a.

Orden de pH: HCN > HClO > HAc > HF

Cuanto mayor sea K_a mayor será grado de disociación y menor será [AH].

Orden de concentración de ácido: HCN > HClO > HAc > HF

Ácidos Bases conjugadas

HCN  H⁺ + CN^-

HAc  H⁺ + Ac^- Cuanto mayor es K_a, menor es K_b

HF  H⁺ + F^-Al ácido menos débil le corresponde la base conjugada mas débil.

HClO  H⁺ + ClO^-

Orden de basicidad de las bases conjugadas:CN^- > ClO^-> Ac^- > F^-

3.-

Sí, dado que un ácido fuerte, HA, está completamente disociado y en este caso el grado de disociación es prácticamente 1. 
No, el pH de la disolución será aproximadamente 2.
No, el valor grande del grado de disociación indica que está muy disociado.
Sí, si el ácido, HA, es fuerte la base conjugada, A^-, debe ser muy débil y el equilibrio A^- + H₂O  HA + OH^-, está muy desplazado hacia la izquierda.

4.-

a) ; = 0,4 M

b) K_b es muy baja, luego es una base débil.

c) HCl  H⁺ + Cl^- ; = 10^-3 M (es decir pH 3); c·V = c´·V´; V·0,1 = 100·10^-3; V = 1 mL

5.- Solución:

a) Como el HF es un ácido débil (K_a=6·10^-4) reaccionará con NH₃ que es una base débil (K_b=1,8·10^-5) : HF + NH₃  F^- + NH₄⁺

Con el NO₃^-no reacciona al proceder de un ácido fuerte.

Reacciona con NaOH (base fuerte):

HF + NaOH  NaF + H₂O

Con el Cl^- no reacciona prácticamente al proceder de un ácido fuerte.

Reacciona en mayor medida con Mg(OH)₂ (base fuerte):

2HF + Mg(OH)₂ MgF₂ + 2H₂O

Con el agua también reacciona:

HF + H₂O  F^- + H₃O⁺

Reacciona con el ion CH₃COO^- (acetato) que es una base débilen lugar del CH₃COOH que es un ácido débil

HF + CH₃-COO^- F^- + CH₃-COOH

6.-

a) [NH₃] = [(850  0,08) / 17] / 1 = 4 M

b) Al diluir 10 veces, [NH₃] = 4 / 10 = 0,4 M

NH₃ + H₂O  NH₄⁺+ OH^– (o también NH₄OH  NH₄⁺ + OH^–)

0,4 – x x x

K_b = [NH₄⁺] [OH^–] / [NH₃]; 1,8·10^–5 = x² / (0,4 – x); como x despreciable frente a 0,4

x = [OH^–] = 2,68·10^–3 M; pOH = 2,57; pH = 14 – 2,57 = 11,43

c) [NH₃] = 0,397 M  0,4 M; [NH₄⁺] = [OH^–] = 2,68·10^–3 M; [H⁺] = 3,72·10^–12 M

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