QuímicaMedioCuestión · 2 pts

Teorías ácido-base e hidrólisis

Andalucía · 2025 · Reserva 1 · Opción B
Enunciado
a) Razone, según la teoría de Brönsted-Lowry, si el ácido conjugado de una base fuerte es un ácido fuerte.

b) Escriba la reacción del CN−\text{CN}^- en agua, identificando los pares ácido-base conjugados.

c) Explique si al disolver NaNO3\text{NaNO}_3 en agua el pH cambia.

d) Justifique cuál o cuáles de las especies HCO3−\text{HCO}_3^-, CO32−\text{CO}_3^{2-} y H2CO3\text{H}_2\text{CO}_3 son anfóteras.
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Resultado
  a) No: es un aˊcido muy deˊbil (Ka⋅Kb=Kw)  \boxed{\;\textbf{a) No: es un ácido muy débil } (K_a\cdot K_b = K_w)\;}  b) CN−+H2O⇌HCN+OH−;  pares CN−/HCN y H2O/OH−  \boxed{\;\textbf{b) } \text{CN}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCN} + \text{OH}^-;\; \text{pares CN}^-/\text{HCN y H}_2\text{O}/\text{OH}^-\;}  c) No cambia: pH=7d) Solo el HCO3−  \boxed{\;\textbf{c) No cambia: pH} = 7 \qquad \textbf{d) Solo el } \text{HCO}_3^-\;}
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Estrategia

Toda la cuestión gira alrededor de la definición de Brönsted-Lowry: ácido = cede H+\text{H}^+; base = acepta H+\text{H}^+. Un par conjugado se diferencia exactamente en un protón.

Dos ideas te resuelven casi todo:
  • Relación inversa de fuerzas: cuanto más fuerte es un ácido, más débil es su base conjugada, y al revés. Numéricamente, Ka⋅Kb=Kw=10−14K_a\cdot K_b = K_w = 10^{-14}.
  • Hidrólisis de sales: mira de qué ácido y de qué base procede cada ion. El ion que venga de un electrolito fuerte no reacciona con el agua; el que venga de uno débil, sí, y es el que fija el pH.
Para d), una especie es anfótera si puede hacer las dos cosas: ceder y aceptar protón. Basta comprobar si tiene un H que ceder y un par de electrones para aceptar otro.
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Desarrollo

a) No: el ácido conjugado de una base fuerte es un ácido muy débil.

Si una base es fuerte, capta protones con enorme facilidad. Su ácido conjugado, que es la especie ya protonada, los retendrá con la misma fuerza y apenas los cederá: será un ácido débil.

Formalmente, para un par conjugado se cumpleKa⋅Kb=Kw=10−14K_a \cdot K_b = K_w = 10^{-14}Si KbK_b es muy grande, KaK_a es necesariamente muy pequeña. Ejemplo claro: el OH−\text{OH}^- es una base fuerte y su ácido conjugado es el agua, un ácido debilísimo.

b) Reacción del cianuro en agua.

El CN−\text{CN}^- es la base conjugada del HCN\text{HCN}, un ácido débil, así que se hidroliza:CN−(ac)+H2O(l)⇌HCN(ac)+OH−(ac)\text{CN}^-(ac) + \text{H}_2\text{O}(l) \rightleftharpoons \text{HCN}(ac) + \text{OH}^-(ac)Pares conjugados:CN−/HCN⏟base1/aˊcido1H2O/OH−⏟aˊcido2/base2\underbrace{\text{CN}^-/\text{HCN}}_{\text{base}_1/\text{ácido}_1} \qquad\qquad \underbrace{\text{H}_2\text{O}/\text{OH}^-}_{\text{ácido}_2/\text{base}_2}Se liberan iones OH−\text{OH}^-: la disolución resultante es básica.

c) No cambia: el NaNO3\text{NaNO}_3 da disolución neutra.

Es una sal totalmente disociada:NaNO3(s)⟶Na+(ac)+NO3−(ac)\text{NaNO}_3(s) \longrightarrow \text{Na}^+(ac) + \text{NO}_3^-(ac)
  • Na+\text{Na}^+ procede del NaOH\text{NaOH}, una base fuerte: es un ácido conjugado despreciable y no se hidroliza.
  • NO3−\text{NO}_3^- procede del HNO3\text{HNO}_3, un ácido fuerte: es una base conjugada despreciable y tampoco se hidroliza.
Ninguno de los dos iones reacciona con el agua, así que el pH lo sigue fijando el agua pura: pH = 7 (a 25 °C).

d) Solo el HCO3−\text{HCO}_3^- es anfótero.
Especie¿Puede ceder H+\text{H}^+?¿Puede aceptar H+\text{H}^+?¿Anfótera?
H2CO3\text{H}_2\text{CO}_3Sí (→HCO3−\rightarrow \text{HCO}_3^-)NoNo: solo ácido
HCO3−\text{HCO}_3^-Sí (→CO32−\rightarrow \text{CO}_3^{2-})Sí (→H2CO3\rightarrow \text{H}_2\text{CO}_3)Sí
CO32−\text{CO}_3^{2-}NoSí (→HCO3−\rightarrow \text{HCO}_3^-)No: solo base
Las dos reacciones del hidrogenocarbonato:HCO3−+H2O⇌CO32−+H3O+(actuˊa como aˊcido)\text{HCO}_3^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CO}_3^{2-} + \text{H}_3\text{O}^+ \qquad (\text{actúa como ácido})HCO3−+H2O⇌H2CO3+OH−(actuˊa como base)\text{HCO}_3^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{CO}_3 + \text{OH}^- \qquad (\text{actúa como base})
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Consejo

En a) la respuesta intuitiva ("fuerte con fuerte") es justo la contraria de la correcta. Apóyate en Ka⋅Kb=KwK_a\cdot K_b = K_w: con ese producto fijo, si uno sube el otro baja. Y remata con un ejemplo concreto (OH−\text{OH}^- / H2O\text{H}_2\text{O}): convence mucho más que la fórmula sola.

En b) no escribas CN−+H2O→HCN+O2−\text{CN}^- + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{HCN} + \text{O}^{2-}: el agua cede un solo protón y queda OH−\text{OH}^-. Y marca los pares explícitamente, que es lo que se puntúa.

En c) no basta con "es una sal neutra": justifica ion a ion de qué ácido y de qué base procede cada uno.
Paso 1 de 3
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