QuímicaMedio2 pts

Teorías ácido-base e hidrólisis

Extremadura · 2023 · Junio
Enunciado
Para las siguientes sales: 1) CaCl2\text{CaCl}_2; 2) KClO4\text{KClO}_4; 3) NH4I\text{NH}_4\text{I}; 4) NaClO\text{NaClO}.

a) (1 punto) Escribir las reacciones de hidrólisis.

b) (1 punto) Indicar el carácter ácido, neutro o básico de la disolución resultante.

Datos: Kb(NH3)=1,8⋅10−5K_b(\text{NH}_3) = 1{,}8\cdot 10^{-5}; Ka(HClO)=3,0⋅10−8K_a(\text{HClO}) = 3{,}0\cdot 10^{-8}
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Resultado
  • a) CaCl2\text{CaCl}_2 y KClO4\text{KClO}_4 no hidrolizan; NH4++H2O⇌NH3+H3O+\text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_3 + \text{H}_3\text{O}^+; ClO−+H2O⇌HClO+OH−\text{ClO}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HClO} + \text{OH}^-.
  • b) 1) neutra; 2) neutra; 3) ácida; 4) básica.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

Cada sal se disocia por completo en agua en sus iones. Solo hidrolizan (reaccionan con el agua) los iones que son el conjugado de un ácido o de una base débil: el catión de una base débil cede protones al agua y la acidifica; el anión de un ácido débil los capta y la basifica. Los iones que vienen de ácidos o bases fuertes (Cl−\text{Cl}^-, I−\text{I}^-, ClO4−\text{ClO}_4^-, Ca2+\text{Ca}^{2+}, K+\text{K}^+, Na+\text{Na}^+) son conjugados demasiado débiles y no hidrolizan. La fuerza del ion que hidroliza se mide con Ka⋅Kb=KwK_a\cdot K_b = K_w.
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Desarrollo

a) Disociación y reacciones de hidrólisis
  • 1) CaCl2\text{CaCl}_2:  CaCl2(s)⟶Ca2+(aq)+2 Cl−(aq)\ \text{CaCl}_2(s) \longrightarrow \text{Ca}^{2+}(aq) + 2\,\text{Cl}^-(aq). El Ca2+\text{Ca}^{2+} procede de una base fuerte, Ca(OH)2\text{Ca(OH)}_2, y el Cl−\text{Cl}^- de un ácido fuerte, HCl\text{HCl}: ninguno hidroliza.
  • 2) KClO4\text{KClO}_4:  KClO4(s)⟶K+(aq)+ClO4−(aq)\ \text{KClO}_4(s) \longrightarrow \text{K}^+(aq) + \text{ClO}_4^-(aq). El K+\text{K}^+ procede de la base fuerte KOH\text{KOH} y el ClO4−\text{ClO}_4^- del ácido fuerte HClO4\text{HClO}_4: no hay hidrólisis.
  • 3) NH4I\text{NH}_4\text{I}:  NH4I(s)⟶NH4+(aq)+I−(aq)\ \text{NH}_4\text{I}(s) \longrightarrow \text{NH}_4^+(aq) + \text{I}^-(aq). El I−\text{I}^- viene del ácido fuerte HI\text{HI} y no hidroliza; el NH4+\text{NH}_4^+ es el ácido conjugado de una base débil, el NH3\text{NH}_3, y sí hidroliza:
NH4+(aq)+H2O(l)⇌NH3(aq)+H3O+(aq)\text{NH}_4^+(aq) + \text{H}_2\text{O}(l) \rightleftharpoons \text{NH}_3(aq) + \text{H}_3\text{O}^+(aq)
  • 4) NaClO\text{NaClO}:  NaClO(s)⟶Na+(aq)+ClO−(aq)\ \text{NaClO}(s) \longrightarrow \text{Na}^+(aq) + \text{ClO}^-(aq). El Na+\text{Na}^+ viene de la base fuerte NaOH\text{NaOH} y no hidroliza; el ClO−\text{ClO}^- es la base conjugada de un ácido débil, el HClO\text{HClO}, y sí hidroliza:
ClO−(aq)+H2O(l)⇌HClO(aq)+OH−(aq)\text{ClO}^-(aq) + \text{H}_2\text{O}(l) \rightleftharpoons \text{HClO}(aq) + \text{OH}^-(aq)b) Carácter de cada disolución
  • 1) CaCl2\text{CaCl}_2: no se generan H3O+\text{H}_3\text{O}^+ ni OH−\text{OH}^- además de los del agua: disolución neutra (pH=7\text{pH} = 7 a 25 ∘C25\ ^\circ\text{C}).
  • 2) KClO4\text{KClO}_4: por la misma razón, neutra.
  • 3) NH4I\text{NH}_4\text{I}: la hidrólisis del amonio produce H3O+\text{H}_3\text{O}^+: disolución ácida. Su constante de acidez es Ka(NH4+)=Kw/Kb(NH3)=10−14/(1,8⋅10−5)=5,6⋅10−10K_a(\text{NH}_4^+) = K_w/K_b(\text{NH}_3) = 10^{-14}/(1{,}8\cdot 10^{-5}) = 5{,}6\cdot 10^{-10}.
  • 4) NaClO\text{NaClO}: la hidrólisis del hipoclorito produce OH−\text{OH}^-: disolución básica. Su constante de basicidad es Kb(ClO−)=Kw/Ka(HClO)=10−14/(3,0⋅10−8)=3,3⋅10−7K_b(\text{ClO}^-) = K_w/K_a(\text{HClO}) = 10^{-14}/(3{,}0\cdot 10^{-8}) = 3{,}3\cdot 10^{-7}.
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Consejo

Para cada sal, pregúntate de qué ácido y de qué base procede. Fuerte + fuerte: neutra. Ácido fuerte + base débil: ácida. Ácido débil + base fuerte: básica.

Escribe la hidrólisis solo del ion que hidroliza, con una doble flecha, y nunca la del ion «espectador»: escribir Cl−+H2O⇌HCl+OH−\text{Cl}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCl} + \text{OH}^- es un error grave.
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