QuímicaFácil2 pts

Teorías ácido-base e hidrólisis

Extremadura · 2023 · Julio

Enunciado

Indicar si son correctas las siguientes afirmaciones. Escribir las reacciones y justificar la respuesta.

a) (1 punto) Una disolución de

\text{NH}_4\text{Cl}

en agua tiene carácter básico.

b) (1 punto) Una disolución de acetato de sodio (

\text{CH}_3\text{–COONa}

) en agua tiene carácter básico.

Datos:

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

;

K_a(\text{CH}_3\text{–COOH}) = 1{,}8\cdot 10^{-5}

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Resultado

a) Falsa: el $\text{NH}_4^+$ se hidroliza y libera $\text{H}_3\text{O}^+$ ; la disolución es ácida ( $\text{pH} < 7$ ).
b) Verdadera: el $\text{CH}_3\text{COO}^-$ se hidroliza y libera $\text{OH}^-$ ; la disolución es básica ( $\text{pH} > 7$ ).

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Una sal soluble se disocia por completo en sus iones, y cada ion puede reaccionar con el agua (hidrólisis) si es el conjugado de un ácido o una base débil; los conjugados de ácidos y bases fuertes no se hidrolizan. Se miran los dos iones de cada sal, se escribe la hidrólisis del que reacciona y se ve si libera

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

(disolución ácida) u

\text{OH}^-

(básica). La constante de hidrólisis sale de

K_a\cdot K_b = K_w

Desarrollo

a) $\text{NH}_4\text{Cl}$ : la afirmación es FALSA.

La sal se disocia por completo en agua:

\text{NH}_4\text{Cl}(s) \xrightarrow{\ \text{H}_2\text{O}\ } \text{NH}_4^+(aq) + \text{Cl}^-(aq)

El $\text{Cl}^-$ es la base conjugada del $\text{HCl}$ , un ácido fuerte: es una base extremadamente débil y no se hidroliza.
El $\text{NH}_4^+$ es el ácido conjugado del $\text{NH}_3$ , una base débil: sí se hidroliza, cediendo un protón al agua:

\text{NH}_4^+(aq) + \text{H}_2\text{O}(l) \rightleftharpoons \text{NH}_3(aq) + \text{H}_3\text{O}^+(aq)

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

Se forman iones

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

, de modo que

[\text{H}_3\text{O}^+] > [\text{OH}^-]

\text{pH} < 7

: la disolución tiene carácter ácido, no básico. Es la sal de un ácido fuerte (

\text{HCl}

) y una base débil (

\text{NH}_3

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

b) $\text{CH}_3\text{–COONa}$ : la afirmación es VERDADERA.

Disociación completa de la sal:

\text{CH}_3\text{COONa}(s) \xrightarrow{\ \text{H}_2\text{O}\ } \text{CH}_3\text{COO}^-(aq) + \text{Na}^+(aq)

El $\text{Na}^+$ procede del $\text{NaOH}$ , una base fuerte: es un ácido conjugado despreciable y no se hidroliza.
El $\text{CH}_3\text{COO}^-$ es la base conjugada del ácido acético, un ácido débil: sí se hidroliza, captando un protón del agua:

\text{CH}_3\text{COO}^-(aq) + \text{H}_2\text{O}(l) \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOH}(aq) + \text{OH}^-(aq)

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}

Se forman iones

\text{OH}^-

, de modo que

[\text{OH}^-] > [\text{H}_3\text{O}^+]

\text{pH} > 7

: la disolución tiene carácter básico. Es la sal de un ácido débil (

\text{CH}_3\text{COOH}

) y una base fuerte (

\text{NaOH}

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

(En las dos simulaciones se ha supuesto una concentración de

0{,}1\ \text{M}

, que el enunciado no da.)

Consejo

Para predecir el carácter de una sal, pregúntate de dónde viene cada ion: el que procede de un ácido o una base fuerte no hace nada; el que procede de uno débil se hidroliza. Manda el «débil»: ácido débil + base fuerte da disolución básica, y al revés, ácida.

No basta con decir «es ácida»: escribe la reacción de hidrólisis con el agua y señala si aparece $\text{H}_3\text{O}^+$ u $\text{OH}^-$ , que es lo que se puntúa.