Teorías ácido-base e hidrólisis

a) Reacciones con el agua:

Ion amonio (ácido débil, conjugado del amoniaco):$$\text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_3 + \text{H}_3\text{O}^+$$Ion acetato (etanoato; base débil, conjugada del ácido acético):$$\text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^-$$Ácido perclórico (ácido fuerte, disociación total):$$\text{HClO}_4 + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{ClO}_4^- + \text{H}_3\text{O}^+$$Cianuro de potasio: es una sal soluble que se disocia por completo, y después el anión reacciona con el agua:$$\text{KCN} \longrightarrow \text{K}^+ + \text{CN}^-$$$$\text{CN}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCN} + \text{OH}^-$$El $\text{K}^+$ procede de una base fuerte ($\text{KOH}$) y no reacciona con el agua.

b) Carácter de cada disolución:c) Solo dos disoluciones son básicas: la de acetato y la de cianuro. Comparamos sus constantes de basicidad con $K_a \cdot K_b = K_w = 1{,}0\cdot 10^{-14}$ (a $25\ ^\circ\text{C}$):$$K_b(\text{CH}_3\text{COO}^-) = \frac{K_w}{K_a(\text{CH}_3\text{COOH})} = \frac{1{,}0\cdot 10^{-14}}{1{,}8\cdot 10^{-5}} = 5{,}6\cdot 10^{-10}$$$$K_b(\text{CN}^-) = \frac{K_w}{K_a(\text{HCN})} = \frac{1{,}0\cdot 10^{-14}}{4{,}9\cdot 10^{-10}} = 2{,}0\cdot 10^{-5}$$El ácido cianhídrico es un ácido mucho más débil que el acético, así que su base conjugada, el cianuro, es mucho más fuerte: $K_b(\text{CN}^-)$ es unas $37\,000$ veces mayor. A igual concentración, el $\text{CN}^-$ capta más protones del agua y libera más $\text{OH}^-$: la disolución de KCN es la de mayor basicidad (mayor pH).

La $K_b$ del amoniaco no hace falta para comparar basicidades (el $\text{NH}_4^+$ es ácido), pero da la acidez del amonio: $K_a(\text{NH}_4^+) = 10^{-14}/1{,}8\cdot 10^{-5} = 5{,}6\cdot 10^{-10}$, un ácido muy débil, mucho menos ácido que el $\text{HClO}_4$.

En la simulación, con una concentración de ejemplo de $0{,}1\ \text{M}$ (el enunciado no la da), el KCN da $\text{pH} \approx 11{,}2$, frente a $\text{pH} \approx 8{,}9$ del acetato: