Problema resuelto de Química: Teorías ácido-base e hidrólisisSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2020 · Julio

a) Falsa. Según Brønsted-Lowry, un ácido es una especie capaz de ceder un protón y una base, una capaz de aceptarlo. El protón no queda libre en la disolución: el ácido solo lo cede si hay una base que lo acepte. Toda reacción ácido-base es una transferencia de protones entre dos pares conjugados, por ejemplo con el agua actuando como base:$$\text{HA} + \text{H}_2\text{O} \rightleftarrows \text{A}^- + \text{H}_3\text{O}^+$$b) Verdadera. La base conjugada de un ácido es la especie que queda cuando este cede un protón. El ion hidrogenocarbonato, al ceder su $\text{H}^+$, da el ion carbonato:$$\text{HCO}_3^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftarrows \text{CO}_3^{2-} + \text{H}_3\text{O}^+$$$\text{HCO}_3^-/\text{CO}_3^{2-}$ es un par ácido-base conjugado.

c) Falsa. El KCN es una sal soluble que se disocia por completo: $\text{KCN} \to \text{K}^+ + \text{CN}^-$. El $\text{K}^+$ procede de una base fuerte (KOH) y no reacciona con el agua. El $\text{CN}^-$ es la base conjugada de un ácido débil (HCN, $K_a = 4\cdot 10^{-10}$) y se hidroliza, captando protones del agua:$$\text{CN}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftarrows \text{HCN} + \text{OH}^-$$Su constante de basicidad es apreciable:$$K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{1{,}0\cdot 10^{-14}}{4\cdot 10^{-10}} = 2{,}5\cdot 10^{-5}$$Se forman iones $\text{OH}^-$, así que la disolución es básica (pH > 7), no ácida.

d) Falsa. Moles de cada reactivo:$$n(\text{HNO}_3) = 0{,}1\ \text{mol/L}\cdot 0{,}050\ \text{L} = 5\cdot 10^{-3}\ \text{mol} \qquad n(\text{NaOH}) = 0{,}1\cdot 0{,}050 = 5\cdot 10^{-3}\ \text{mol}$$La neutralización es mol a mol:$$\text{HNO}_3 + \text{NaOH} \longrightarrow \text{NaNO}_3 + \text{H}_2\text{O}$$Con los mismos moles de ácido fuerte y de base fuerte, se neutralizan por completo y no sobra ninguno. Queda una disolución de $\text{NaNO}_3$, cuyos iones ($\text{Na}^+$, de una base fuerte, y $\text{NO}_3^-$, de un ácido fuerte) no se hidrolizan. La disolución es neutra: pH = 7 a 25 °C.