QuímicaMedio2 pts

Teorías ácido-base e hidrólisis

Comunidad de Madrid · 2022 · Junio (coincidentes)

Enunciado

Considere tres disoluciones acuosas, de idéntica concentración, de los compuestos:

\text{NaCN}

\text{KNO}_3

\text{NH}_4\text{Cl}

.

a) (1,0 punto) Deduzca si las disoluciones son ácidas, básicas o neutras.

b) (1,0 punto) Ordénelas, razonadamente, en orden decreciente de pH.

Datos.

K_a(\text{HCN}) = 4{,}9\cdot 10^{-10}

;

K_b(\text{NH}_3) = 1{,}8\cdot 10^{-5}

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) NaCN: básica (hidrólisis del $\text{CN}^-$ ); $\text{KNO}_3$ : neutra (no hay hidrólisis); $\text{NH}_4\text{Cl}$ : ácida (hidrólisis del $\text{NH}_4^+$ ).
b) pH: $\text{NaCN} > \text{KNO}_3 > \text{NH}_4\text{Cl}$ .

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Las tres sales se disocian por completo en agua. Mira de qué ácido y de qué base procede cada ion: los iones que vienen de un ácido o una base fuertes no reaccionan con el agua; los que son el conjugado de un ácido o una base débiles se hidrolizan. Un anión que se hidroliza produce

\text{OH}^-

(disolución básica) y un catión que se hidroliza produce

\text{H}_3\text{O}^+

(ácida).

Desarrollo

a) Carácter de cada disolución.

$\text{NaCN}$ : básica.

\text{NaCN} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{CN}^-

\text{Na}^+

procede de una base fuerte (NaOH) y no se hidroliza. El

\text{CN}^-

es la base conjugada de un ácido débil (HCN) y sí reacciona con el agua:

\text{CN}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCN} + \text{OH}^- \qquad K_b(\text{CN}^-) = \frac{K_w}{K_a} = \frac{1{,}0\cdot 10^{-14}}{4{,}9\cdot 10^{-10}} = 2{,}0\cdot 10^{-5}

Se forman iones

\text{OH}^-

: pH > 7.

$\text{KNO}_3$ : neutra.

\text{KNO}_3 \rightarrow \text{K}^+ + \text{NO}_3^-

\text{K}^+

procede de una base fuerte (KOH) y el

\text{NO}_3^-

de un ácido fuerte (

\text{HNO}_3

): ninguno se hidroliza. El pH es el del agua, 7 (a 25 °C).

$\text{NH}_4\text{Cl}$ : ácida.

\text{NH}_4\text{Cl} \rightarrow \text{NH}_4^+ + \text{Cl}^-

\text{Cl}^-

procede de un ácido fuerte (HCl) y no se hidroliza. El

\text{NH}_4^+

es el ácido conjugado de una base débil (

\text{NH}_3

\text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_3 + \text{H}_3\text{O}^+ \qquad K_a(\text{NH}_4^+) = \frac{K_w}{K_b} = \frac{1{,}0\cdot 10^{-14}}{1{,}8\cdot 10^{-5}} = 5{,}6\cdot 10^{-10}

Se forman iones

\text{H}_3\text{O}^+

: pH < 7.

b) Orden decreciente de pH: $\text{NaCN} > \text{KNO}_3 > \text{NH}_4\text{Cl}$ .

La disolución de NaCN es básica (pH > 7), la de

\text{KNO}_3

neutra (pH = 7) y la de

\text{NH}_4\text{Cl}

ácida (pH < 7). Por ejemplo, con las tres a

0{,}1\ \text{M}

[\text{OH}^-] \approx \sqrt{2{,}0\cdot 10^{-5}\cdot 0{,}1} = 1{,}4\cdot 10^{-3}\ \text{M}

en la de NaCN (pH ≈ 11,2) y

[\text{H}_3\text{O}^+] \approx \sqrt{5{,}6\cdot 10^{-10}\cdot 0{,}1} = 7{,}5\cdot 10^{-6}\ \text{M}

en la de

\text{NH}_4\text{Cl}

(pH ≈ 5,1).

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

Consejo

Escribe siempre la disociación de la sal y la reacción de hidrólisis del ion que reacciona con el agua: decir «es una sal de ácido débil y base fuerte, luego es básica» sin la ecuación suele puntuar la mitad.

Las constantes del enunciado permiten ir más allá del orden: con $K_w/K_a$ y $K_w/K_b$ se calcula cuánto se hidroliza cada ion y, con una concentración, el pH de cada disolución.