QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Teorías ácido-base e hidrólisis

Andalucía · 2018 · Junio · Opción B
Enunciado
Opción B · Cuestión 4. a) Según la teoría de Brönsted-Lowry justifique mediante las correspondientes reacciones químicas el carácter ácido, básico o neutro de disoluciones acuosas de HCl\text{HCl} y de NH3\text{NH}_3.

b) Según la teoría de Brönsted-Lowry escriba la reacción que se produciría al disolver etanoato de sodio (CH3COONa\text{CH}_3\text{COONa}) en agua, así como el carácter ácido, básico o neutro de dicha disolución.

c) Se tienen tres disoluciones acuosas de las que se conocen: de la primera la [OH−]=10−4 M[\text{OH}^-] = 10^{-4}\ \text{M}, de la segunda la [H3O+]=10−4 M[\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-4}\ \text{M} y de la tercera la [OH−]=10−7 M[\text{OH}^-] = 10^{-7}\ \text{M}. Ordénelas justificadamente en función de su acidez.
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Resultado
  a) HCl:aˊcida;NH3:baˊsica  \boxed{\;\textbf{a) } \text{HCl}: \text{ácida}; \qquad \text{NH}_3: \text{básica}\;}  b) CH3COO−+H2O⇌CH3COOH+OH−  ⇒  baˊsica  \boxed{\;\textbf{b) } \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^- \;\Rightarrow\; \text{básica}\;}  c) segunda  (pH 4)>tercera  (pH 7)>primera  (pH 10)  \boxed{\;\textbf{c) } \text{segunda} \; (\text{pH } 4) > \text{tercera} \; (\text{pH } 7) > \text{primera} \; (\text{pH } 10)\;}
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Estrategia

Los tres apartados aplican la misma idea de Brönsted-Lowry —quién cede y quién capta protones— en tres contextos distintos:
  • a) Un ácido y una base «directos».
  • b) Una sal: hay que disociarla y ver qué ion se hidroliza.
  • c) Comparación numérica; el truco es llevarlo todo a la misma magnitud (el pH) usando
[H3O+] [OH−]=Kw=10−14pH+pOH=14[\text{H}_3\text{O}^+]\,[\text{OH}^-] = K_w = 10^{-14} \qquad\qquad \text{pH} + \text{pOH} = 14
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Desarrollo

a) HCl\text{HCl}: disolución ácida. NH3\text{NH}_3: disolución básica.

El cloruro de hidrógeno cede su protón al agua de forma completa (ácido fuerte):HCl+H2O⟶Cl−+H3O+\text{HCl} + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Cl}^- + \text{H}_3\text{O}^+Se liberan iones H3O+\text{H}_3\text{O}^+, luego [H3O+]>[OH−][\text{H}_3\text{O}^+] > [\text{OH}^-] y el pH <7< 7.

El amoniaco, en cambio, capta un protón del agua usando el par electrónico libre del nitrógeno (base débil):NH3+H2O⇌NH4++OH−\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_4^+ + \text{OH}^-Se liberan iones OH−\text{OH}^-, luego el pH >7> 7. Nótese la diferencia de flechas: simple para el ácido fuerte y doble para la base débil.

b) Etanoato de sodio: disolución básica.

La sal se disocia completamente al disolverse:CH3COONa⟶CH3COO−+Na+\text{CH}_3\text{COONa} \longrightarrow \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{Na}^+
  • El Na+\text{Na}^+ procede del NaOH\text{NaOH}, una base fuerte: no se hidroliza.
  • El CH3COO−\text{CH}_3\text{COO}^- es la base conjugada del ácido acético, un ácido débil, así que sí reacciona con el agua captando protones:
CH3COO−+H2O⇌CH3COOH+OH−\text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^-Se liberan OH−\text{OH}^-, de modo que la disolución es básica (pH>7\text{pH} > 7), como corresponde a toda sal de ácido débil y base fuerte.

c) Orden de acidez decreciente: segunda >> tercera >> primera.

Traducimos las tres a pH:
DisoluciónDato[H3O+][\text{H}_3\text{O}^+]pHCarácter
Primera[OH−]=10−4[\text{OH}^-] = 10^{-4}10−1010^{-10}1010Básica
Segunda[H3O+]=10−4[\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-4}10−410^{-4}44Ácida
Tercera[OH−]=10−7[\text{OH}^-] = 10^{-7}10−710^{-7}77Neutra
Maˊs aˊcida  ⟶  menos aˊcida:segunda  (pH 4)  >  tercera  (pH 7)  >  primera  (pH 10)\text{Más ácida} \;\longrightarrow\; \text{menos ácida}: \qquad \textbf{segunda} \; (\text{pH } 4) \;>\; \textbf{tercera} \; (\text{pH } 7) \;>\; \textbf{primera} \; (\text{pH } 10)
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Consejo

El enunciado insiste en justificar mediante reacciones: una respuesta que solo clasifique las disoluciones pierde buena parte de la puntuación aunque acierte los tres caracteres.

En b), el orden de trabajo es siempre el mismo: primero disociar la sal, después identificar de qué ácido y de qué base procede cada ion, y solo entonces escribir la hidrólisis del que la sufre. El Na+\text{Na}^+ es espectador y conviene decirlo explícitamente.

Y en c), no compares directamente los números del enunciado: uno de ellos es [OH−][\text{OH}^-] y otro [H3O+][\text{H}_3\text{O}^+]. Conviértelo todo a pH antes de ordenar; comparar un 10−410^{-4} de hidroxilo con un 10−410^{-4} de protones lleva justo a la respuesta contraria.
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