V - EOUILIBRIO IÓNICO

V - EOUILIBRIO IÓNICO
Equilibrio iónico. Balance de cargas. Aplicaciones de balance de masas, electroneutralidad y
expresiones de equilibrio. Solubilidad y producto de solubilidad, efecto de ión común, pH de
soluciones de ácidos y bases fuertes y débiles. Hidrólisis: ácidos y bases generalizadas.
Soluciones reguladoras.
1) a) Explicar el significado y deducir:
Kw = [H+]. [OH-]
Kw,25°C = 1. 10-14
b) Deducir la relación entre pH, pOH y pKw.
c) Para pH = 0, calcular [H+], [HO-] y pOH.
2) a) Deducir las expresiones algebraicas de Ka, α y [H+] para HClO (ac), que es un ácido
débil.
b) Calcular α y pH para HC1O 0,1 M (Ka = 3,2.10-8 ; pKa = 7,51).
c) Al diluir HClO 0,1 M con agua a 1.10-2 M, ¿cuáles serían los nuevos valores de α y pH?
3) HC1 (ac) es un ácido fuerte.
a) ¿cuál es el valor de α y el de pH en HC1 0,1 M?
b) Al diluir HC1 0,1 M con agua a 1.10-2 M, ¿cuáles serían los nuevos valores de α y pH?
c) Comparar los resultados de los Ejercicios 2) y 3) y sacar conclusiones.
4) Resolver los Ejercicios 2) y 3), esta vez para NH4OH (ac) e NaOH (ac), respectivamente.
[H+] y pH pueden deducirse fácilmente a partir de [OH-] y pOH (Ejercicio 1).
Kb(NH3,H2O)=1,8.10-5.
5) a) ¿Es posible obtener soluciones de pH> 7 por grandes diluciones de ácidos débiles o
fuertes con agua pura?
b) Si se procediera de la misma manera con bases débiles o fuertes, ¿su pH llegaría a ser
inferior a 7?
a) ¿Es posible la existencia dc una solución de HC1 (ac) de pH inferior a cero?
Fundamentar las respuestas.
6)a) Escribir las ecuaciones de disociación del H3PO4 (ac).
b) Deducir las expresiones algebraicas de K1, K2 y K3.
c) Calcular el valor numérico de K1 (pK1 = 2,12)
7) a) Escribir las ecuaciones moleculares y iónicas correspondientes a la hidrólisis de:
* sal formada por reacción de ácido débil e hidróxido fuerte (dar ejemplo diferente al del
texto);
* sal formada por reacción de ácido fuerte e hidróxido débil (dar ejemplo diferente al del
texto);
b) Mostrar si la “reacción” del medio resultante de disolver una y otra sal en agua es ácida,
neutra e básica.
c) Escribir las expresiones de las Ka, Kb de los electrolitos débiles involucrados en estos
cases.
d) Relacionar Kh, Ka, Kb y Kw entre ellos, para estos ejemplos.
e) Demostrar que:
pH = ½ pKh + ½ p[B+]
pOH = ½ pKh + ½ p[A-]
f) Calcular pH de soluciones 0,1 M de las sales dadas come ejemplos.
8) Calcular el pH de una solución 0,200 M de NH4C1. Para NH3, Kb = 1,86.10-5
9) Disponiéndose de fenolftaleína, azul de bromotimol y heliantina, cuál de ellos se podría
emplear come indicador más adecuado, en las titulaciones representadas mediante las
ecuaciones:
NaOH + HC1 = NaCl + H2O
NaOH + CH3COOH = NaCH3COO + H2O
NH4OH + HCI = NH4CI + H2O
Na2CO3 + HC1 = NaHCO3 + NaCl
NaHCO3 + HCl = H2CO3 + NaC1
10) De acuerdo con el principio de Le Chatelier, ¿qué ocurrirá cuando se agrega:
a) nitrito de potasio a HNO2 (ac)?
b) NH3(ac) a una solución de cloruro de amonio?
c) NaCl a HC1(ac)?
d) NaCl a NaOH(ac)?
11) Se dispone de: 1 mol de ácido acético (Ka = 1,8.l0-5), de hidróxido de sodio (α=l) y de
agua.
a) ¿Cómo se podría preparar, a partir de ellos, 1 L de solución reguladora de pH=5, usando
todo el ácido acético?
b) ¿Cómo se puede demostrar, mediante razonamiento y un cálculo, que la solución
preparada es reguladora de pH?
12) ¿Cuál es el pH de una solución de acetato de amonio. Encuentre la expresión en términos
de Ka y Kb?
13) Escribir las ecuaciones de precipitación-disolución de:
a) sulfato de bario
b) ortofosfato de calcio (tetraoxofosfato (V) de calcio) y las expresiones de los
correspondientes productos de solubilidad.
14) Las solubilidades en agua de las dos sales del ejercicio anterior son, a temperatura
ambiente, del orden de:
a) 0,000233 g BaSO4/100 cm3
b) 0,00297 g Ca3(PO4)2/100 cm3
Calcular el valor de los respectivos productos de solubilidad.
15) Calcular el pH de una solución acuosa de hidróxido de manganeso (II), en contacto con
una pequeña cantidad de dicha sustancia al estado sólido. El hidróxido de manganeso(II) es
escasamente soluble.
16) Una elevada [Mg2+] confiere sabor amargo al agua que la contiene. La máxima [Mg2+]
permitida, para garantizar un sabor agradable al agua que se comercializa, es 5.10-2 g/lt
a) Calcuiar la [HO-] que debe dársele a un agua de manantial que contiene, según el análisis
cuantitativo realizado, 1,2 g/lt de Mg2+
b) Sin embargo, la precipitación de Mg(OH)2 (s) no es un buen método para “endulzar” el
agua problema de a). ¿Por qué?
17) Se añade, gota a gota, solución acuosa de nitrato de plata a otra solución acuosa que tiene
la siguiente composición:
[C1] = 1,8.10-1 M; [CrO42-] = 1,9.10-2 M y [Br-] = 5,0.10-4 M
a) Escribir las ecuaciones de disolución-precipitación de las tres sales que pueden precipitar.
b) Calcula.r en que orden precipitarán dichas sales de plata.
18) ¿Cuá1 es la solubilidad del oxalato de calcio (CaC2O4) en una solución ácida tal que [H+]
= 1,0 10-4?
Kps=1,9.10-9 y, para el ácido oxálico, K1=6,2.10-2, K2 = 6,1.10-5.
19) ¿A qué [HO-] es mínima la solubilidad del Zn(OH)2 7 Existe un ion complejo
[Zn(OH~4]2- cuya constante de formación es K=0,13; Kps = 4,5. 10-17
20) Se desea separar Pb2+ de T1+ cuantitativamente (o sea [Pb2+] = 10-6 M), per precipitación
con H2S mantenido a una concentración constante de 0,1 M, en una solución en que las
concentraciones de cada ion son 0,1 M.
Para el SPb el Kps = 7. 10-28 y para el STl2, el Kps = 1 10-22 , la constante total de disociación
del H2S Ka=K1.K2= 6,8. 10-23.
Calcular los valores de pH a los cuales regular La solución de manera que se alcance la
separación indicada.
COMPLEMENTARIOS
1.- El pH de una solución que contiene 2.20g de KIO3 y 1.80 g de HIO3 en 100 ml de
solución, es 1.32. Calcular la constante de disociación ácida del HIO3.
Mr KIO3 = 214 Mr HIO3 = 176
2.- Se tiene una solución de HCN 0.02 M y KCN 0.02 M. Calcular:
a) la variación de pH cuando a 100 ml de agua se agregan 10 ml de KOH 0.1 M
b) la variación de pH cuando se agregan 10 ml de KOH 0.1 M a 100 ml de solución de
HCN 0.02M/ KCN 0.02 M
pKHCN = 9.32
3:- A qué pH la solubilidad del AgIO3 es igual a la solubilidad del AgN3 (nitruro de plata)
pKps AgIO3 = 7.52
pKps AgN3 = 8.54
pKa HIO3 = 0.79
pKa HN3 (ácido hidrazoico) = 4.72
4.- Calcular la solubilidad del BaF2
a) a pH = 7
b) a pH = 3
pKa HF = 3.17
pKps BaF2 = 5.76
5.- Una solución acuosa de concentración inicial de H2A 0.1 M , tiene un pH =3. Calcular
Ka1 sabiendo que Ka2 = 2.2 x 10-6
6.- Demostrar que la solubilidad de la sal
MX (s)
M2+
+
X2-
es
s = {( Kps Ka1 Ka2 + KpsKa1 [H+] + Kps [H+]2) / Ka1 Ka2 }1/2
RESPUESTAS: 1)0.134 2)a) 4.96 b)0.48 3)3.54
5) 1.01x10-5
4) a) 7.58 x10-3 b)1.39x10-2