9 Teórico Problemas de aplicación de equilibrios ácido base II 23-4-20

Vista previa del material en texto

23-4-20 
Problemas de aplicación de equilibrios ácido-base II 
 
Algunos ejercicios de esta lista fueron resueltos en clase. Vean los vídeos 
correspondientes: Ejercicios de equilíbrios ácido base I y II 
 
1- Calcule el pH en los siguientes puntos de equivalencia: 
a) pH en titulación de 10,00 mL de Na3PO4 0,100 M con HCl 0,100 M frente a verde 
de bromocresol (viraje entre 5,4 y 3,8 unidades de pH). pKa1: 2,12; pKa2: 7,21; 
pKa3: 12,32. 
b) pH en la determinación de acidez total (se neutralizan todos los protones 
titulables) en 5,00 mL de una solución que contiene 0,040 M de HCl y 0,050 M 
de un ácido débil diprótico (H2A), usando NaOH 0,100 M. pKa1: 3,0; pKa2: 5,5. 
 
2- Calcular el pH de: 
a) una solución que se prepara a partir de cloruro de anilonio (R-NH3+Cl-) 0,0100 M 
y dietilamina (B) 0,0160 M. Ka anilonio: 9,27 x 10-10; Kb DEA: 3,09 x 10-5. 
b) una solución que se prepara con 200 mmoles de amoníaco y 100 mmoles de 
trimetilamina (B) en 2 litros. Kb NH3: 1,8 x 10-5; Kb TMA: 6,31 x 10-5. 
c) una solución que se prepara mezclando 100 mL de ácido cloroacético 0,0500 M 
con 100 mL de metilamina 0,0500 M. Ka ácido TCA: 1,36 x 10-3; Ka BH+: 2,3 x10-11. 
 
3- Se titulan 10,0 mL de un ácido débil HA 0,08000 M con NaOH 0,08000 M. Calcule 
el pH cuando la fracción titulada es 0,4, sabiendo que el pH en el punto de 
equivalencia es 8,6. 
 
4- La ionización de una solución 0,100 M de un ácido cuya fórmula es HL es del 
1,00%. ¿Cuál es el pH de una solución 0,0100 M de la sal NaL? 
 
5- Un ácido HA se encuentra disociado un 6,3 % en una solución 0,080 M. ¿Cuál 
es el porcentaje de disociación en una solución 0,50 M? 
 
6- Se titulan 25,00 mL de una solución de un ácido débil bifuncional H2A 0,0500 M 
con NaOH 0,100 M, 
a) Grafique pH aproximado en función del volumen de valorante agregado hasta 
obtener A2- indicando los valores de pH solamente en los puntos más significativos 
de la curva. 
b) Grafique capacidad reguladora (sin unidades) en función del volumen de 
valorante agregado. 
c) Grafique grado de disociación (α0, α1, y α2) en función del volumen de valorante 
agregado, indicando los valores de α solamente en los puntos más significativos del 
gráfico. 
Constantes de acidez: Ka1: 3,2 x 10-5; Ka2: 2,0 x 10-9 
 
7- Se titulan 25,00 mL de una solución que contiene H2A 0,0300 M y NaHA 0,0200 
M, con NaOH 0,100 M. Grafique pH aproximado en función del volumen de 
valorante agregado hasta obtener A2- indicando los valores de pH solamente en los 
23-4-20 
puntos más significativos de la curva. Constantes de acidez: Ka1: 3,2 x 10-5; Ka2: 
2,0 x 10-9 
 
8- a) Realice el gráfico de valor aproximado de pH en función de volumen de 
valorante para la titulación de 20,00 mL de una solución de ácido fosfórico 0,0500 
M empleando como valorante NaOH 0,100 N indicando los valores de pH al inicio 
de la titulación, en los puntos de inflexión y en las zonas de máxima capacidad 
reguladora de la curva. b) ¿Es posible valorar la especie fosfato monoácido 
(HPO42-) empleando solución de NaOH como valorante? Justifique su respuesta. 
pKa1: 2,12; pKa2: 7,21; pKa3: 12,32 
9- Se analiza una solución muestra que contiene las especies A3- y AH2- : 
a) Indique el procedimiento para el análisis cuantitativo de la mezcla empleando los 
reactivos disponibles abajo indicados. 
Las constantes de acidez de AH3 son: Ka1: 8,00x10-3; Ka2: 6,00x10-8; Ka3: 5,00x10-
13. 
b) Si la composición de la solución es A3- 0,0951 M y AH2- 0,110 M, indique el/los 
volúmenes de alícuota/s y de valorante/s que se consumirán en el análisis 
cuantitativo. Dispone de bureta de 25,00 mL y pipetas aforadas de 5,00 mL, 10,00 
mL, 20,00 mL y 25,00 mL. 
c) Calcule el pH de la muestra original y el pH correspondiente al/los puntos de 
equivalencia de las titulaciones. 
Reactivos disponibles: Valorantes: HCl 0,100 N; NaOH 0,100 N. Agua destilada. 
Indicadores ácido-base: M (rango de viraje: 1,5-2,4); B (rango de viraje: 4,3-5,0); R 
(rango de viraje: 6,7-7,4); L (rango de viraje: 9,4-10,0); Z (rango de viraje: 11,8-
12,6). 
 
10- Llega al laboratorio una muestra que contiene una mezcla de Na3PO4 
(concentración aproximada: 0,04 M) y Na2HPO4 (concentración aproximada: 0,06 
M). 
Para su análisis se dispone de los siguientes reactivos y materiales: 
- Valorantes: HCl 0,1000 N; HCl 0,0500 N; NaOH 0,1000 N; NaOH 0,0500 N. 
- Indicadores y rango de viraje: A (1,8 – 3,4); B (3,9 – 5,1); C (5,7 – 7,3); D (6,4 
– 7,9); E (7,5 – 9,5); F (8,9 – 10,1); G (10,0 – 11,7); H (11,5 – 13,00); I (12,5 
– 13,5). 
- Bureta de 25 mL. 
- Pipetas aforadas de 5,00 mL; 10,00 mL; 20,00 mL y 25,00 mL. 
Proponer un protocolo de análisis cuantitativo para la muestra mencionada, 
indicando: 
- Ecuaciones matemáticas y químicas. 
- Valorante o valorantes a usar, concentración del valorante en cada caso. 
- Volúmenes de alícuotas de la muestra y volumen de valorante que 
consumiría en cada caso. 
- Valores de pH en los puntos de equivalencia, e indicadores. 
Constantes H3PO4: pKa1: 2,15; pKa2: 7,20; pKa3: 12,35. 
 
11- Calcular el valor exacto de pH y el valor aproximado de pH de cada solución: 
23-4-20 
a) de una solución 0,0100 M en ácido clorhídrico y 0,0200 M en ácido fórmico. pKa 
= 3,61. 
b) de una solución 0,0100 M en NaOH y 0,0200 M en Na2CO3. Constantes de acidez 
del ácido carbónico: Ka1 = 4,2 x 10-7; Ka2 = 4,8 x 10-11. 
 
12- Una muestra contiene Na3PO4 (PM: 163,95), Na2HPO4 (PM: 141,97) o NaH2PO4 
(119,98) o mezclas compatibles junto con impurezas inertes. Se pesan 2,0000 g. Al 
valorar esta muestra con HCl 0,500 N en presencia de naranja de metilo se 
consumen 32,00 mL del ácido. Valorando el mismo peso de muestra con HCl 0,500 
N en presencia de fenolftaleína se consumen 12,00 mL del ácido. ¿Cuál es la 
composición porcentual de la muestra? 
 
13- Una muestra sólida contiene Na2HPO4 y NaH2PO4. Para su análisis una alícuota 
de 3,0500 g se disuelve en 100,0 mL de agua destilada; 10,00 mL de esta solución 
se titulan con ácido sulfúrico 0,00735 M frente a rojo de metilo consumiéndose 10,50 
mL del mismo. Otra alícuota de 2,0030 g se disuelve en 200,0 mL de agua destilada; 
20,00 mL de esta solución consumen 11,20 mL de NaOH 0,0235 N para producir el 
viraje de la timolftaleína. Calcular los g/kg de muestra de ambos componentes. 
PM Na2HPO4: 141,959 PM NaH2PO4: 119,977 
 
Respuestas: 
1- a) pH: 4,67; b) pH: 8,91. 
2- a) pH: 9,53; b) pH: 11,35; c) pH: 6,75. 
3- pH: 4,42. 
4- pH: 8,50. 
5- α1%: 2,57. 
6- Se resolvió en clase teórica. Video de Ejercicios de equilibrios ácido base I y II 
7- Se resolvió en clase teórica: Video de Ejercicios de equilibrios ácido base I y II 
8- Está resuelto en las diapositivas de clase teórica de Problemas de Aplicación de 
equilibrios ácido base I 
9- Está resuelto en las diapositivas de clase teórica de Problemas de Aplicación de 
equilibrios ácido base I 
10- Está resuelto en las diapositivas de clase teórica de Problemas de Aplicación 
de equilibrios ácido base I 
11- a) El valor exacto de pH es 1,98, y el valor aproximado de pH de la solución es 
2,00; b) El valor exacto de pH es 12,02, y el valor aproximado de pH de la solución 
es 12,00. 
12- % Na3PO4: 49,2; % Na2HPO4: 28,4 
13- 71,8 g Na2HPO4 /kg; 158 g NaH2PO4 /kg