Soluciones Reguladoras Prob Resueltos

8/15/2019 Soluciones Reguladoras Prob Resueltos

1/36

Una disolución reguladora cuyo volumen es 0,5 litros, contiene 0,30 moles

de CH3COOH (ácido acético o etanoico) y 0,30 moles de CH3COONa

(acetato o etanoato de sodio) Calcula su !H

"ato #$a % &,'&05

*olución#

"atos# + % 0,5 - n (CH3COOH) % 0,30 moles- n (CH3COONa) % 0,30

moles

!H % .log /H3O1

2ara !oder allar el !H de la disolución, se necesita sa4er la concentración

de !rotones ue ay en la misma

6eacción de disociación del acetato de sodio#

CH3COONa (a) CH3COO ⇒ (a) Na (a)

2or ser un electrolito 7uerte, el acetato de sodio está totalmente disociado, !or tanto las concentraciones de los iones acetato (CH3COO) y sodio

(Na), son las mismas ue la concentración inicial de la sal en la

disolución, o sea, /CH3COONa1 % /CH3COO1 % /Na1


2/36

/CH3COO1 % /Na1 % /CH3COONa1 % 0,30 mol80,5 % 0,9 :

6eacción de disociación del ácido acético#

CH3COOH (a) H;O (l) CH3COO ⇔ (a) H3O (a)

/CH3COOH1

/CH3COO–1 /H3O+1

Concentración inicial (0,3080,5) % 0,9 0,9 0

Concentración ue se disocia < Concentración disociada < <

Concentración en el euili4rio 0,9 < 0,9 < <

Constante de disociación#

= consecuencia del e7ecto ión com>n (CH3COO), la reacción se

encuentra des!la?ada acia su i?uierda, y, además, se trata de la

disociación de un ácido dé4il, luego se !uede su!oner ue#

0,9 < @ 0,9 y 0,9 < @ 0,9


3/36

*e !re!ara una disolución amortiguadora disolviendo 0,;A0 moles de ácido

7órmico y 0,B0 moles de 7ormiato sódico en agua asta o4tener un litro de

disolución#

a.Halla el !H de la disolución sa4iendo ue la constante de disociación del

ácido 7órmico vale# &,'&0B

4.Dué !H tendrá la disolución original des!ués de aEadir 0,0; moles de

HClF

c.Dué !H tendrá la disolución original des!ués de aEadir 0,0; moles de

NaOHF


4/36

*olución#

"atos# n (HCOOH) % 0,;A0 moles- n (HCOONa) % 0,B0 moles + % &

a) !H % .log /H+1



6eacción de disociación del 7ormiato de sodio o metanoato de sodio#

HCOONa (a) ⇒ HCOO–

(a) Na+

(a)

2or ser un electrolito 7uerte, el 7ormiato de sodio está totalmente disociado,

!or tanto las concentraciones de los iones 7ormiato (HCOO–) y sodio (Na+),

son las mismas ue la concentración inicial de la sal en la disolución, o sea,

/HCOONa1 % /HCOO–1 % /Na+1

/HCOO–1 % /Na+1 % /HCOONa1 % 0,B0 mol8& % 0,B0 :

6eacción de disociación del ácido 7órmico o metanoico#

HCOOH (a) ⇔ HCOO– (a) H+ (a)


5/36

[HCOOH]

[HCOO–] [H+]

Concentración inicial

(0,27/1) =

0,27 0,40 0

Concentración !e "e

#i"ocia $ – –

Concentración #i"ocia#a – $ $

Concentración en el

e!ili%rio 0,27 – $ 0,40 + $ $

= consecuencia del e7ecto ión com>n (COO –), la reacción se encuentra

des!la?ada acia su i?uierda, y, además, se trata de la disociación de un

ácido dé4il, luego se !uede su!oner ue#

0,B0 < @ 0,B0 y 0,;A < @ 0,;A

0,B0


6/36

4) "ato# n (HCl) % 0,0; moles

=ntes de aEadir HCl, en el euili4rio tenemos#

HCOOH (a) ⇔ HCOO– (a) H+ (a)

*eg>n el a!artado anterior tenemos ue#

/HCOOH1 % 0,;A :

/HCOO–1 % 0,B :

/H+1 % &,;&5&0–4 :

*e introduce HCl (se su!one ue no se altera el volumen inicial)#

"isociación del HCl#

HCl (a) ⇒ H + (a) Cl– (a)

l ácido clorIdrico está totalmente disociado ya ue es un ácido

mono!rótico 7uerte, !or tanto el n>mero de moles de H+ en la disolución es

igual al n>mero de moles inicial del HCl, es decir# 0,0; moles l euili4rio

se altera !or a!arecer nuevos H+, lo cual o4liga a ue el HCOO– reaccione

!ara resta4lecer el euili4rio

HCOO– (a) H+ (a) ⇒ HCOOH (a)

HCOO– H+HCOOH


7/36

&ole" iniciale" 0,40'1 0,02 0,27'1

&ole" !e reaccionan 0,02 0,02 –

&ole" !e "e o%tienen – – 0,02

&ole" en el e!ili%rio 0,3 0 0,2

(*e"to)

(*eaccionan

totalente) (ro#!cen)

Nuevo euili4rio#

[HCOOH]

[HCOO–] [H+]

Concentración inicial 0,2/1 0,3/1 1,21-'10–

4/1


#i"ocia $ – –



e!ili%rio 0,2 – $

0,3 +

$ .



8/36


9/36

l idrómero de moles de OH– en la disolución es igual al n>mero de

moles inicial del NaOH, es decir# 0,0; moles

2ero en el euili4rio e


10/36

totalente

)

Nuevo euili4rio#

[HCOOH

][HCOO–] [H+]

Concentración inicial 0,2-/1

(0,4+0,02

)/1 1,21-'10–

4/1


#i"ocia $ – –



e!ili%rio 0,2- – $ 0,42 + $ .



11/36

*u!oniendo ue 0,;5 < @ 0,;5 y 0,B; < @ 0,B;, tenemos#

0,B;y80,;5 % &,3&0–4 ⇒ y % &,3&0–40,;580,B;

y % /H+

1 % A,A3'&0–-

!H % log A,A3'&0–- % B,&&&

SOLUCION TAMPÓN

Una disolución reguladora, cuyo volumen es '0 m, está 7ormada !or

amoniaco 0,&9G : y cloruro de amonio 0,&'3 : Cuál será la variación del

!H#

a) *i se aEade &0 m de ácido clorIdrico 0,& :

4) *i se aEade ;0 m de idrómenes son aditivos

$ a % $ % % &,'&0–-


12/36

*olución#

"atos# +(disolución) % '0 m- /NH31 % 0,&9G :- /NH4Cl1 % 0,&'3 :

!H de la disolución inicial#

6eacción de disociación del cloruro de amonio#

NH4Cl (a) ⇒ NH4+ (a) Cl– (a)

2or ser un electrolito 7uerte, el cloruro de amonio está totalmente disociado,

!or tanto las concentraciones de los iones cloruro (Cl–) y amonio (NH4+),

son las mismas ue la concentración inicial de la sal en la disolución, o sea,

/NH4Cl1 % /Cl–1 % /NH4+1

/Cl–1 % /NH4+1 % /NH4Cl1 % 0,&'3 :

6eacción de disociación del amoniaco#

NH3 (a) H2O (l) ⇔ NH4+ (a) OH– (a)

Como el amoniaco, NH3, es una 4ase dé4il luego está !arcialmente

disociada

[H3] [H4+] [OH–]

Concentración inicial 0,1 0,13 0

Concentración !e "e #i"ocia $ – –



13/36


e!ili%rio 0,1 – $

0,13 +

$ $


a reacción se encuentra des!la?ada acia su i?uierda, a consecuencia del

e7ecto ión com>n, (NH4+), y, además, ue se trata de la disociación de una

4ase dé4il- !or tanto !odemos su!oner ue 0,&9G < @ 0,&9G y 0,&'3 <

@ 0,&'3, luego tenemos ue#

0,&'3


14/36

Como el volumen de la disolución es 0,0'0 litros y teniendo en cuenta ue

el n>mero de moles de cada es!ecie es igual a su concentración molar !or

el volumen de la disolución, tenemos#

n(NH3) % (0,&9G moles8)0,0'0 % 0,0&35; moles

n(NH4+) % (0,&'3 moles8)0,0'0 % 0,0&B9B moles

n(OH–) % (&,99&0–- mol8)0,0'0 % &,3;'&0– moles

"isociación del HCl#

HCl (a) ⇒ H + (a) Cl– (a)

l ácido clorIdrico está totalmente disociado ya ue es un ácido

mono!rótico 7uerte, !or tanto el n>mero de moles de H+ en la disolución es

igual al n>mero de moles inicial del HCl, es decir#

n(H+) % (0,& moles8)0,0&0 % 0,00& moles

2ero NH3 y H+ reaccionan#

NH3 (a) H+ (a) ⇒ NH4+

H3 H+ H4+

&ole" iniciale" 0,013-2 0,001 0



&ole" en el e!ili%rio 0,012-2 0 0,001


15/36

(*e"to) (*eaccionan

totalente)

(ro#!cen)

+olumen total#

+ % 0,0'0 0,0&0 % 0,0G0

Concentraciones#

/NH31 % 0,0&;5; moles80,0G0 % 0,&3G :

/NH4+1 % (0,0&B9B 0,00&) moles80,0G0 % 0,&AB :

/OH–1 % &,3;'&0– moles80,0G0 % &,BA9&0– :

Nuevo euili4rio#

NH3 (a) H2O (l) ⇔ NH4 + (a) OH– (a)

[H3] [H4 +] [OH–]

Concentración inicial 0,13 0,174

1,47'10–


#i"ocia $ – –



16/36


e!ili%rio

0,13 –

$

0,174 +

$ 1,47'10– +

$


2odemos su!oner ue 0,&3G < @ 0,&3G- 0,&AB < @ 0,&AB y acer la

siguiente sustitución (!ara 7acilitar los cálculos)# y % &,BA9&0–


17/36

n(NH3) % 0,0&35; moles

n(NH4+) % 0,0&B9B moles

n(OH–) % &,3;'&0– moles

"isociación del NaOH#

NaOH (a) ⇒ Na + (a) OH– (a)

l idrómero de moles de OH – en la disolución es igual al n>mero de

moles inicial del NaOH, es decir#

n(OH–

) % (0,& moles8)0,0;0 % 0,00;0 moles2ero NH4+ y OH– reaccionan#

NH4+ (a) OH– (a) ⇒ NH3 (a) H2O (l)

H4+ OH– H3

&ole" iniciale" 0,0144 0,0020 0


&ole" !e "e

o%tienen – – 0,0020

&ole" en el e!ili%rio 0,0124 0 0,0020

(*e"to) (*eaccionan (ro#!cen)


18/36

totalente)

+olumen total#

+ % 0,0'0 0,0;0 % 0,&

Concentraciones#

/NH31 % 0,0&35; moles80,& % 0,&35; :

/NH4+1 % 0,0&;9B moles80,& % 0,&;9B :

/OH–1 % &,3;'&0– moles 80,& % &,3;'&0–- :

Nuevo euili4rio#

NH3 (a) H2O (l) ⇔ NH4 + (a) OH– (a)

[H3] [H4 +] [OH–]

Concentración inicial 0,13-2 0,1241,32'10–-


#i"ocia $ – –



e!ili%rio

0,13-2 –

$

0,124

+ $ 1,32'10–-

+ $


19/36


2odemos su!oner ue 0,&35; < @ 0,&35;- 0,&;9B < @ 0,&;9B y acer la

siguiente sustitución (!ara 7acilitar los cálculos)# y % &,3;'&0 –-


20/36

NH4Cl (a) ⇒ NH4+ (a) Cl– (a)

l cloruro de amonio, (NH4Cl), es una sal ue se encuentra totalmente

disociada !or ser un electrolito 7uerte, luego las concentraciones de los

iones amonio, (NH4+) y cloruro, Cl–, son iguales a la concentración inicial

de la sal en la disolución, es decir# /NH4+1 % /Cl–1 % /NH4Cl1 % n


NH3 (a) H2O (l) ⇔ NH4+ (a) OH– (a)

Como el amoniaco, NH3, es una 4ase dé4il luego está !arcialmente

disociada

Concentración del amoniaco#

/NH31 % /NH4Cl1 % n

[H3] [H4+] [OH–]

Concentración inicial n n 0



Concentración en el e!ili%rio n – $ n + $ $


21/36




4ase dé4il- !or tanto !odemos su!oner ue n < J n y n < J n, luego

tenemos ue#

n


22/36


23/36




Concentración en el e!ili%rio 0,20 – $ 0,33 + $ $




4ase dé4il- !or tanto !odemos su!oner ue 0,;0 < @ 0,;0 y 0,33 <

@ 0,33, luego tenemos ue#

0,33


24/36

"atos# /CH3COOH1 % 0,&0 :- /CH3COONa1 % 0,&0 :- n(NaOH) % 0,0&0

moles

!H de la disolución inicial#


CH3COONa (a) ⇒ CH3COO– (a) Na+ (a)

l acetato de sodio, (CH3COONa), es una sal ue se encuentra totalmente

disociada !or ser un electrolito 7uerte, luego la concentraciones de los iones

acetato, (CH3COO–) y sodio, Na+, son iguales a la concentración inicial de

la sal en la disolución, es decir# /CH3COONa1 % /CH3COO–1 % /Na+1 % 0,&0

:

6eacción de disociación del ácido acético#

CH3COOH (a) H2O (l) ⇔ CH3COO– (a) H3O+ (a)

[CH3COOH] [CH3COO–] [H3O+]



#i"ocia $ – –



e!ili%rio 0,10 – $ 0,10 + $ $



25/36


e7ecto ión com>n, (CH3COO–), y, además, ue se trata de la disociación de

un ácido dé4il- !or tanto !odemos su!oner ue 0,&0 < J 0,&0 y 0,&0 < J0,&0, luego tenemos#

0,&0mero de moles de cada es!ecie es igual a su

concentración molar !or el volumen de la disolución, tenemos#

n(CH3COOH) % (0,&0 moles8)& % 0,&0 moles

n(CH3COO–) % (0,&0 moles8)& % 0,&0 moles

n(H3O+) % (&,'&0–- moles8)& % &,'&0–- moles"isociación del NaOH#

NaOH (a) ⇒ OH– (a) Na+ (a)

l idrómero de moles de OH – en la disolución es igual al n>mero de

moles inicial del NaOH, es decir 0,0&0 moles

l ácido acético (ue se encuentra en el euili4rio) reaccionará con los

iones OH–

CH3COOH (a) OH– (a) ⇔ CH3COO– (a) H2O (l)

CH3COOH OH– CH3COO–

&ole" iniciale" 0,10 0,010 0


26/36



&ole" en el e!ili%rio 0,0 0 0,010

Como se a su!uesto ue el volumen de la disolución no varIa al aEadir el

NaOH, seguimos teniendo un litro, !or tanto#

/CH3COOH1 % 0,0G moles8& % 0,0G :

/CH3COO–1 % (0,&0 0,0&0) moles8& % 0,&&0 :

Nuevo euili4rio#

l ácido acético so4rante se encuentra !arcialmente disociado, luego#

CH3COOH (a) H2O (l) ⇔ CH3COO– (a) H3O+ (a)

[CH3COOH

]

[CH3COO–

] [H3O+]

Concentración inicial 0,0 0,110

1,'10–-


#i"ocia $ – –



e!ili%rio

0,0 – $ 0,110 + 1,'10–- +

$


27/36

$


*u!oniendo ue 0,&&0 < J 0,&&0 y 0,0G < J 0,0G, tenemos#

0,&&0/H3O+180,0G % &,'&0–-

/H3O+1 % &,'&0–-0,0G80,&&0 % &,BA3&0–-

!H % log /H3O+1 % log &,BA3&0–- % B,'3

a variación del !H es B,'3 B,AB % 0,0G

Una disolución reguladora cuyo *olumen es 0,/ litros, contiene 0,5

moles de cido actico y 0,225 moles de acetato de sodio. Halla su pH.

!a " 1,#$105

*olución#

"atos# + % 0,9 - n (CH3COOH) % 0,35 moles- n (CH3COONa) % 0,;;5

moles

!H % .log /H3O+1




CH3COONa (a) ⇒ CH3COO– (a) Na+ (a)

2or ser un electrolito 7uerte, el acetato de sodio está totalmente disociado,

!or tanto las concentraciones de los iones acetato (CH3COO–) y sodio (Na+),


28/36


29/36


= consecuencia del e7ecto ión com>n (CH3COO–), la reacción se encuentrades!la?ada acia su i?uierda, y, además, se trata de la disociación de un

ácido dé4il, luego se !uede su!oner ue#

0,3A5 < ≈ 0,3A5 y 0,5' < ≈ 0,5'

0,3A5


30/36

l amoniaco, NH3, una 4ase dé4il !arcialmente disociada, cuya reacción es#

NH3 (a) H2O (l) ⇔ NH4+ (a) OH– (a)

a !resencia del ión com>n, (NH4+), !ro!orcionado !or la sal disociada

ace ue el euili4rio esté muy des!la?ado acia la i?uierda 2or

consiguiente, la 4ase, NH3, a!enas está disociada y la !resencia de iones

OH– en la disolución es muy escasa

*i se aEade una !eueEa cantidad de ácido, la concentración de OH–

disminuye y el euili4rio se des!la?a a la dereca !ara !roducir iones OH –,

ue neutrali?an la !resencia de iones H3O+, con lo ue !rácticamente novarIa el !H

*i se aEade una !eueEa cantidad de 4ase, la concentración de OH –aumenta

y el euili4rio se des!la?a a>n más a la i?uierda !ara disminuirla- la

concentración de OH– a!enas varIa y, !or tanto, el !H tam!oco lo ace de

modo signi7icativo

Halla el pH de una disolución otenida al meclar 10 m6 de amoniaco

0,25 ' con 0 m6 de nitrato de amonio 0,1 '.

*olución#


31/36

"atos# +(NH3) % &0 m- /NH31 % 0,;5 :- +(NH4 NO3) % 30 m-

/NH4 NO31 % 0,& :

!H % .log /H3O+1



=l acer la me?cla cam4ia las concentraciones de las es!ecies !resentes en

la misma a consecuencia del aumento del volumen, !or lo tanto, !rimero

allaremos las nuevas molaridades

+olumen total, su!oniendo ue los vol>menes son aditivos#

+ % &0 m 30 m % B0 m

N>mero de moles iniciales del amoniaco#

0,0&0 (0,;5 moles8) % 0,00;5 moles


/NH31 % 0,00;5 moles80,0B0 % 0,09;5 :

N>mero de moles iniciales del nitrato de amonio#

0,030 (0,& moles8) % 0,0030 moles

Concentración del nitrato de amonio#

/NH4 NO31 % 0,0030 moles80,0B0 % 0,0A5 :

6eacción de disociación del nitrato de amonio#

NH4 NO3 (a) ⇒ NH4+ (a) NO3– (a)

l nitrato de amonio, (NH4 NO3), es una sal ue se encuentra totalmente

disociada !or ser un electrolito 7uerte, luego las concentraciones de los


32/36


33/36

*olución#

"atos# + % ;50 m- m(NH3) % & g- m(NHB NO3) % & g

!H % .log /H3O12ara !oder allar el !H de la disolución, se necesita sa4er la concentración de

!rotones ue ay en la misma

6eacción de disociación del nitrato de amonio#

NHB NO3 (a)⇔ NHB (a) NO3 (a)

l nitrato de amonio, (NHB NO3), es una sal ue se encuentra totalmente

disociada !or ser un electrolito 7uerte, luego las concentraciones de los ionesamonio, (NHB

) y nitrato, (NO3 ), son iguales a la concentración inicial de la

sal en la disolución, es decir# /NHB1 % /NO3 1 % /NHB NO31

Concentración del nitrato de amonio#

2eso molecular del nitrato#

2m (NHB NO3) % ;' B B' % '0

:oles del nitrato#

n % & g8('0 g8mol) % (&8'0) moles

/NHB NO31 % (&8'0) moles80,;5 % 0,05 :

2or tanto#

/NHB1 % /NO3 1 % 0,05 :


NH3 (a) H;O (l)⇔ NHB (a) OH (a)

Como el amoniaco, NH3, es una 4ase dé4il luego está !arcialmente disociada


2eso molecular del amoniaco#


34/36


35/36

ol!ción

Datos: [NH3] = 0,030 M; [NH4Cl] = 0,040 M

Reacción de disociación del cloruro de amonio:

NH4Cl (a! → H4+ (a) + Cl (a!

"l cloruro de amonio, (NH4Cl!, es una sal ue se encuentra totalmente disociada #or

ser un electrolito $uerte, lue%o las concentraciones de los iones amonio, (NH4+! &

cloruro, Cl, son i%uales a la concentración inicial de la sal en la disolución, es decir:

[NH4+] = [Cl] = 0,040 M'

Reacción de disociación del amoniaco:

NH3 (a! H2) (l! ↔ NH4+ (a! )H (a!

Coo el aoniaco, H3, e" !na %a"e #5%il l!e6o e"t 8arcialente #i"ocia#a9

Con"tante #e #i"ociación

a reacción se encuentra des!la?ada acia su i?uierda, a consecuencia del e7ecto ión

com>n, (NHB), y, además, ue se trata de la disociación de una 4ase dé4il- !or tanto

!odemos su!oner ue 0,030 < J0,030 y 0,0B0 < J 0,0B0, luego tenemos ue#

0,0B0


36/36

0,0B0 < % 5,B&0A⇔ < % &,35&05

/OH1 % &,35&05

!H % &B !OH % &B log /OH1 % &B log &,35&05 % G,&

Documents

Soluciones Reguladoras Prob Resueltos