QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Teorías ácido-base e hidrólisis

Andalucía · 2020 · Reserva 3
Enunciado
Bloque B · B5. En base a las reacciones correspondientes, justifique el carácter ácido, básico o neutro de las disoluciones de las siguientes sales:

a) KNO3\text{KNO}_3

b) NH4Cl\text{NH}_4\text{Cl}

c) Na2CO3\text{Na}_2\text{CO}_3
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Resultado
  a) KNO3:neutra  (ninguˊn ion hidroliza)  \boxed{\;\textbf{a) } \text{KNO}_3: \textbf{neutra} \; (\text{ningún ion hidroliza})\;}  b) NH4Cl:aˊcida  (NH4++H2O⇌NH3+H3O+)  \boxed{\;\textbf{b) } \text{NH}_4\text{Cl}: \textbf{ácida} \; (\text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_3 + \text{H}_3\text{O}^+)\;}  c) Na2CO3:baˊsica  (CO32−+H2O⇌HCO3−+OH−)  \boxed{\;\textbf{c) } \text{Na}_2\text{CO}_3: \textbf{básica} \; (\text{CO}_3^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCO}_3^- + \text{OH}^-)\;}
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Estrategia

La hidrólisis se resuelve siempre con el mismo procedimiento en tres pasos:
  1. Disocia la sal en sus iones.
  2. Identifica de qué ácido y qué base procede cada ion. Los que vienen de un electrolito fuerte son «espectadores» y no hidrolizan; los que vienen de uno débil sí reaccionan con el agua.
  3. Escribe la reacción de hidrólisis del ion que sí la sufre y mira si libera H3O+\text{H}_3\text{O}^+ o OH−\text{OH}^-.
La tabla resumen, que conviene tener en la cabeza:
Catión / AniónAnión de ácido fuerteAnión de ácido débil
Catión de base fuerteNeutraBásica
Catión de base débilÁcidaDepende de KaK_a y KbK_b
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Desarrollo

a) KNO3\text{KNO}_3: disolución neutra.KNO3⟶K++NO3−\text{KNO}_3 \longrightarrow \text{K}^+ + \text{NO}_3^-
  • El K+\text{K}^+ procede del KOH\text{KOH}, una base fuerte: es un ácido conjugado tan débil que no reacciona con el agua.
  • El NO3−\text{NO}_3^- procede del HNO3\text{HNO}_3, un ácido fuerte: su base conjugada es despreciablemente débil y tampoco se hidroliza.
K++H2O  ↛  NO3−+H2O  ↛  \text{K}^+ + \text{H}_2\text{O} \;\nrightarrow\; \qquad\qquad \text{NO}_3^- + \text{H}_2\text{O} \;\nrightarrow\;Ningún ion altera el equilibrio de autoionización del agua, luego [H3O+]=[OH−][\text{H}_3\text{O}^+] = [\text{OH}^-] y pH=7\mathbf{pH = 7}.

b) NH4Cl\text{NH}_4\text{Cl}: disolución ácida.NH4Cl⟶NH4++Cl−\text{NH}_4\text{Cl} \longrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{Cl}^-
  • El Cl−\text{Cl}^- viene del HCl\text{HCl} (ácido fuerte): no hidroliza.
  • El NH4+\text{NH}_4^+ es el ácido conjugado del amoniaco, una base débil, así que sí reacciona con el agua:
NH4++H2O⇌NH3+H3O+\text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_3 + \text{H}_3\text{O}^+Se liberan iones H3O+\text{H}_3\text{O}^+, de modo que [H3O+]>[OH−][\text{H}_3\text{O}^+] > [\text{OH}^-] y el pH<7\mathbf{pH < 7}.

c) Na2CO3\text{Na}_2\text{CO}_3: disolución básica.Na2CO3⟶2 Na++CO32−\text{Na}_2\text{CO}_3 \longrightarrow 2\,\text{Na}^+ + \text{CO}_3^{2-}
  • El Na+\text{Na}^+ procede del NaOH\text{NaOH} (base fuerte): no hidroliza.
  • El CO32−\text{CO}_3^{2-} es la base conjugada del ion hidrogenocarbonato, un ácido débil, y capta protones del agua:
CO32−+H2O⇌HCO3−+OH−\text{CO}_3^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCO}_3^- + \text{OH}^-Se liberan iones OH−\text{OH}^-, luego [OH−]>[H3O+][\text{OH}^-] > [\text{H}_3\text{O}^+] y el pH>7\mathbf{pH > 7}. Es la razón de que el carbonato de sodio (la sosa de lavar) tenga propiedades detergentes.
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Consejo

El enunciado dice «en base a las reacciones correspondientes»: una respuesta que solo clasifique las tres sales, sin escribir las ecuaciones de hidrólisis, queda sin justificar aunque acierte los tres caracteres.

Para identificar rápido quién hidroliza, hazte esta pregunta con cada ion: ¿de qué ácido o base procede? Si la respuesta es un electrolito fuerte, el ion es espectador. Los cuatro cationes alcalinos, el Ca2+\text{Ca}^{2+} y los aniones Cl−\text{Cl}^-, NO3−\text{NO}_3^-, SO42−\text{SO}_4^{2-} (con matices) cubren casi todos los casos de examen.

Cuidado con la sal a): es fácil escribir una hidrólisis inventada para el NO3−\text{NO}_3^-. Lo correcto es afirmar explícitamente que no se hidroliza y explicar por qué.
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