QuímicaMedioProblema · 2 pts

Teorías ácido-base e hidrólisis

También trata: Ajuste redox y estequiometría · Formulación y nomenclatura inorgánica

Andalucía · 2026 · Julio

Enunciado

(2 puntos)

DESINFECCIÓN EN EL HOGAR: EL PAPEL QUÍMICO DE LA LEJÍA

En la limpieza doméstica es frecuente el uso de lejía para desinfectar superficies de cocina y baño. La lejía comercial es una disolución acuosa de

\text{NaClO}

(

M = 74{,}5\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

), cuya concentración suele rondar el

5\ \%

en masa, con una densidad de

1{,}08\ \text{g}\,\text{mL}^{-1}

, aunque existen formulaciones más concentradas destinadas a usos profesionales. El ion hipoclorito actúa como agente oxidante y desinfectante. En agua, el ion hipoclorito se hidroliza parcialmente, generando pequeñas cantidades de ácido hipocloroso (

K_a = 3{,}5\cdot 10^{-8}

), un desinfectante incluso más eficaz que el propio ion hipoclorito debido a su mayor capacidad para atravesar las membranas celulares de los microorganismos.

Cuando la lejía se almacena durante largos periodos, especialmente en lugares cálidos o expuestos a la luz, el

\text{NaClO}

se descompone lentamente produciendo cloruro de sodio y

\text{NaClO}_3

. A temperatura ambiente, después de seis meses, es habitual que al menos un

8\ \%

del

\text{NaClO}

inicial se haya transformado en

\text{NaClO}_3

, lo que modifica tanto la eficacia desinfectante como las características de la disolución.

a) Nombre o formule según corresponda el ácido y las sales que se mencionan en el texto. (0,5 puntos)

b) Justifique el carácter ácido o básico de la lejía comercial, basándose en la reacción química correspondiente. (0,5 puntos)

c) Determine la concentración en

\text{mol}\,\text{L}^{-1}

\text{NaClO}_3

que hay después de seis meses en una disolución obtenida al mezclar

40\ \text{mL}

de lejía con agua hasta completar

1\ \text{L}

, basándose en la reacción de descomposición del

\text{NaClO}

ajustada. (0,5 puntos)

d) Nombre qué material de los siguientes se debe emplear para preparar una disolución diluida de lejía. (0,5 puntos)

Material de laboratorio: pipeta graduada, vidrio de reloj, matraz aforado de 1000 mL, matraz de fondo redondo de 1000 mL y embudo de decantación

Dato:

K_w\,(298\ \text{K}) = 10^{-14}

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Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } \text{HClO; hipoclorito de sodio; NaCl; clorato de sodio} \qquad \textbf{b) Básica: } \text{ClO}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HClO} + \text{OH}^-\;}

\boxed{\;\textbf{c) } [\text{NaClO}_3] = 7{,}73\cdot 10^{-4}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1} \qquad \textbf{d) Matraz aforado}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Cuatro apartados independientes, cada uno de un tema distinto:

a) Formulación inorgánica: el ácido es el hipocloroso y las sales, las tres del sodio que aparecen (hipoclorito, cloruro y clorato).
b) El $\text{NaClO}$ es una sal de base fuerte ( $\text{NaOH}$ ) y ácido débil ( $\text{HClO}$ , con una $K_a$ muy pequeña). El $\text{Na}^+$ no reacciona con el agua, pero el $\text{ClO}^-$ es una base conjugada apreciable y se hidroliza liberando $\text{OH}^-$ .
c) La descomposición es una dismutación: el cloro del hipoclorito (+1) se reduce a cloruro (−1) y a la vez se oxida a clorato (+5). Se ajusta por el ion-electrón (en medio básico, como la lejía) y sale $3\,\text{NaClO} \rightarrow 2\,\text{NaCl} + \text{NaClO}_3$ . Después: volumen de lejía $\rightarrow$ masa (densidad) $\rightarrow$ masa de $\text{NaClO}$ (5 %) $\rightarrow$ moles $\rightarrow$ el 8 % que se descompone $\rightarrow$ un tercio de eso es $\text{NaClO}_3$ .
d) Para preparar una disolución de volumen exacto se usa el matraz aforado.

Desarrollo

a) Formulación.

En el texto	Respuesta
ácido hipocloroso	$\text{HClO}$
$\text{NaClO}$	hipoclorito de sodio
cloruro de sodio	$\text{NaCl}$
$\text{NaClO}_3$	clorato de sodio

(El cloro actúa con número de oxidación

+1

en el hipoclorito y en el ácido hipocloroso,

-1

en el cloruro y

+5

en el clorato.)

b) La lejía es básica.

El hipoclorito de sodio es una sal soluble que en agua se disocia por completo:

\text{NaClO}(s) \xrightarrow{\;\text{H}_2\text{O}\;} \text{Na}^+(ac) + \text{ClO}^-(ac)

El $\text{Na}^+$ es el ácido conjugado de una base fuerte ( $\text{NaOH}$ ): es un ácido despreciable y no se hidroliza.
El $\text{ClO}^-$ es la base conjugada del ácido hipocloroso, un ácido débil ( $K_a = 3{,}5\cdot 10^{-8}$ ). Por eso es una base apreciable y se hidroliza, captando un protón del agua:

\text{ClO}^-(ac) + \text{H}_2\text{O}(l) \rightleftharpoons \text{HClO}(ac) + \text{OH}^-(ac)

Se generan iones hidróxido, así que

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

y la disolución es básica (

\text{pH} > 7

). Es justo la reacción que describe el texto: la hidrólisis "genera pequeñas cantidades de ácido hipocloroso". La constante de basicidad del hipoclorito es

K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{10^{-14}}{3{,}5\cdot 10^{-8}} = 2{,}86\cdot 10^{-7}

Para hacerse una idea, la lejía comercial tiene una concentración de

\text{NaClO}

\dfrac{1080\ \text{g/L}\cdot 0{,}05}{74{,}5\ \text{g/mol}} = 0{,}725\ \text{M}

, y con ella:

[\text{OH}^-] \approx \sqrt{K_b\,c} = \sqrt{2{,}86\cdot 10^{-7}\cdot 0{,}725} = 4{,}55\cdot 10^{-4}\ \text{M} \quad\Rightarrow\quad \text{pOH} = 3{,}34;\ \ \text{pH} = 10{,}66

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

c) Concentración de $\text{NaClO}_3$ .

Ajuste de la descomposición (ion-electrón, medio básico). El cloro del

\text{ClO}^-

(+1) se reduce a

\text{Cl}^-

(−1) y se oxida a

\text{ClO}_3^-

(+5): el mismo ion es oxidante y reductor (dismutación).

\text{Reducción:}\quad \text{ClO}^- + \text{H}_2\text{O} + 2e^- \longrightarrow \text{Cl}^- + 2\,\text{OH}^- \qquad (\times 2)

\text{Oxidación:}\quad \text{ClO}^- + 4\,\text{OH}^- \longrightarrow \text{ClO}_3^- + 2\,\text{H}_2\text{O} + 4e^-

Sumando (4 electrones en cada una), los

\text{H}_2\text{O}

y los

\text{OH}^-

se cancelan:

3\,\text{ClO}^- \longrightarrow 2\,\text{Cl}^- + \text{ClO}_3^- \qquad\Longrightarrow\qquad 3\,\text{NaClO} \longrightarrow 2\,\text{NaCl} + \text{NaClO}_3

Moles de $\text{NaClO}$ en los $40\ \text{mL}$ de lejía:

m_{\text{lejía}} = 40\ \text{mL}\cdot 1{,}08\ \text{g}\,\text{mL}^{-1} = 43{,}2\ \text{g} \qquad m_{\text{NaClO}} = 43{,}2\cdot 0{,}05 = 2{,}16\ \text{g}

n_{\text{NaClO}} = \frac{2{,}16}{74{,}5} = 2{,}90\cdot 10^{-2}\ \text{mol}

Lo que se descompone en seis meses (el

8\ \%

n_{\text{NaClO, descompuesto}} = 0{,}08\cdot 2{,}90\cdot 10^{-2} = 2{,}32\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Por la ecuación ajustada, 3 mol de $\text{NaClO}$ dan 1 mol de $\text{NaClO}_3$ :

n_{\text{NaClO}_3} = \frac{2{,}32\cdot 10^{-3}}{3} = 7{,}73\cdot 10^{-4}\ \text{mol}

Todo ello está en

1\ \text{L}

de disolución diluida:

[\text{NaClO}_3] = \frac{7{,}73\cdot 10^{-4}\ \text{mol}}{1\ \text{L}} = 7{,}73\cdot 10^{-4}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}

Como el texto habla de "al menos un 8 %", es la concentración mínima esperable a los seis meses.

d) Matraz aforado.

De los cinco materiales (pipeta graduada, vidrio de reloj, matraz aforado, matraz de fondo redondo y embudo de decantación), el que se debe emplear para preparar la disolución diluida es el matraz aforado (el tercero, de

1000\ \text{mL}

): tiene una única marca de enrase en el cuello que garantiza un volumen final exacto, que es lo que se necesita para conocer la concentración. Se vierten en él los

40\ \text{mL}

de lejía, medidos con la pipeta graduada, y se completa con agua hasta el enrase.

Los demás no sirven para esto: el vidrio de reloj se usa para pesar sólidos, el matraz de fondo redondo para calentar o destilar (su marca de

1000\ \text{mL}

es solo aproximada) y el embudo de decantación para separar líquidos inmiscibles.

Consejo

En b) la corrección pide la reacción de hidrólisis: escribe la del $\text{ClO}^-$ con el agua y explica por qué el $\text{Na}^+$ no se hidroliza. Decir "es básica porque la lejía es un producto de limpieza" no vale nada.

En c) el 8 % es el $\text{NaClO}$ que se descompone; de cada 3 mol, solo 1 acaba como $\text{NaClO}_3$ (los otros 2, como $\text{NaCl}$ ). Si te saltas la ecuación ajustada, el resultado sale el triple. Y no olvides la densidad y la riqueza: los 40 mL son de disolución, no de $\text{NaClO}$ .

En d) nombra el material con su nombre exacto: "matraz aforado", no "matraz" a secas, que podría ser el de fondo redondo.

Paso 1 de 3

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