Ejercicios: Reacciones de neutralización

Complete el esquema general de una reacción de neutralización con las palabras que faltan: «Un $\dots$ reacciona con una $\dots$ y se forman una $\dots$ y $\dots$». Ponga después un ejemplo con la reacción entre el ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio.

En el laboratorio se mezcla ácido clorhídrico ($HCl$) con hidróxido de sodio ($NaOH$) y se forma cloruro de sodio ($NaCl$), la sal común, y agua. Escriba la ecuación de la reacción y compruebe contando átomos que está balanceada.

Clasifique cada una de estas sustancias como ácido, base o sal:

1. a) $HNO_3$ (ácido nítrico)
2. b) $KOH$ (hidróxido de potasio)
3. c) $NaCl$ (cloruro de sodio)
4. d) $H_2SO_4$ (ácido sulfúrico)
5. e) $Ca(OH)_2$ (hidróxido de calcio)

El pH mide lo ácida o básica que es una disolución. Estas son las posiciones de las cuatro disoluciones en la escala de pH:

Indique si cada una de estas disoluciones es ácida, neutra o básica:

1. a) jugo de limón, $pH = 2.5$
2. b) agua pura, $pH = 7$
3. c) jabón de manos, $pH = 10$
4. d) salsa de tomate triturado, $pH = 4.5$

Tenemos un vaso con vinagre diluido de $pH = 3$ y le añadimos poco a poco una disolución de bicarbonato de sodio, que es una base.

1. a) ¿El pH del vaso sube o baja al añadir el bicarbonato?
2. b) Si añadimos justo la cantidad que neutraliza todo el ácido, ¿alrededor de qué valor quedará el pH?

Razone las respuestas.

El jugo gástrico del estómago contiene ácido clorhídrico. Cuando hay ardor, los antiácidos de la farmacia, que contienen bases como el hidróxido de magnesio, lo alivian. Explique, usando el esquema de la neutralización, cómo actúa un antiácido en el estómago.

El papel tornasol se pone rojo en medio ácido y azul en medio básico.

1. a) ¿De qué color se pondrá en una disolución de $HCl$?
2. b) ¿Y en una disolución de $NaOH$?
3. c) Mezclamos las dos disoluciones en las cantidades justas para que la neutralización sea completa: razone por qué el papel tornasol ya no indica ni ácido ni base en la mezcla resultante.

Escriba la fórmula y el nombre de la sal que se forma en cada neutralización:

1. a) Ácido clorhídrico ($HCl$) con hidróxido de potasio ($KOH$).
2. b) Ácido nítrico ($HNO_3$) con hidróxido de sodio ($NaOH$).

El ácido sulfúrico ($H_2SO_4$) reacciona con el hidróxido de calcio ($Ca(OH)_2$) y se forma sulfato de calcio ($CaSO_4$) y agua. Escriba la ecuación y ajústela; fíjese bien en cuántas moléculas de agua se forman por cada sulfato de calcio.

Escriba y ajuste la ecuación de la neutralización entre el ácido clorhídrico ($HCl$) y el hidróxido de calcio ($Ca(OH)_2$), en la que se forma cloruro de calcio ($CaCl_2$) y agua.

Escriba y ajuste la ecuación de la neutralización del ácido sulfúrico ($H_2SO_4$) con hidróxido de sodio ($NaOH$), en la que se forma sulfato de sodio ($Na_2SO_4$) y agua.

La leche de magnesia es una suspensión de hidróxido de magnesio ($Mg(OH)_2$) que se toma contra la acidez. Su reacción con el ácido del estómago es $Mg(OH)_2 + 2\ HCl \rightarrow MgCl_2 + 2\ H_2O$.

1. a) ¿Cuántos moles de $HCl$ neutraliza $1\ \text{mol}$ de $Mg(OH)_2$?
2. b) Si el estómago tiene un exceso de $0.1\ \text{mol}$ de $HCl$, ¿cuántos moles de $Mg(OH)_2$ hacen falta para neutralizarlo?

Un antiácido efervescente contiene bicarbonato de sodio ($NaHCO_3$), que reacciona con el ácido clorhídrico así: $NaHCO_3 + HCl \rightarrow NaCl + H_2O + CO_2$.

1. a) Compruebe contando átomos que la ecuación está balanceada.
2. b) ¿Por qué se forman burbujas al echar la pastilla en un vaso con ácido?
3. c) ¿En qué se diferencia esta reacción de una neutralización «clásica» como la del $NaOH$ con el $HCl$?

El corazón de toda neutralización es la unión del ion $H^+$ del ácido con el ion $OH^-$ de la base para formar agua: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$, como se muestra en el esquema.

1. a) Compruebe que esa ecuación iónica está balanceada en átomos y también en carga eléctrica.
2. b) Usando esa idea, explique qué tienen en común estas dos reacciones: $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$ y $HNO_3 + KOH \rightarrow KNO_3 + H_2O$.

El suelo de un huerto tiene $pH = 5$ y los tomates crecen mejor con un pH entre $6$ y $7$.

1. a) ¿Es un suelo ácido o básico?
2. b) Los agricultores echan «cal» (hidróxido de calcio) a los suelos ácidos. Suponiendo que la acidez del suelo se debiera a ácido clorhídrico, escriba la ecuación balanceada de lo que hace la cal en el suelo.
3. c) ¿Qué le ocurriría al pH del suelo si se echara demasiada cal? ¿Sería bueno para los tomates?

En tres vasos hay disueltas las sales que han quedado tras tres neutralizaciones completas: cloruro de potasio ($KCl$), nitrato de sodio ($NaNO_3$) y sulfato de calcio ($CaSO_4$). Deduzca qué ácido y qué base se han neutralizado en cada vaso y escriba la ecuación balanceada de cada reacción.

¿Qué antiácido aprovecha mejor cada gramo? Estas son las reacciones de tres antiácidos con el ácido del estómago:

1. a) hidróxido de magnesio ($58\ \text{g/mol}$): $Mg(OH)_2 + 2\ HCl \rightarrow MgCl_2 + 2\ H_2O$
2. b) carbonato de calcio ($100\ \text{g/mol}$): $CaCO_3 + 2\ HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2$
3. c) bicarbonato de sodio ($84\ \text{g/mol}$): $NaHCO_3 + HCl \rightarrow NaCl + H_2O + CO_2$

Calcule los moles de $HCl$ que neutraliza $1\ \text{g}$ de cada antiácido (puede darlo como fracción o redondeado a tres decimales), ordénelos de mayor a menor capacidad por gramo y explique por qué el carbonato de calcio neutraliza menos ácido por gramo que el hidróxido de magnesio, si ambos neutralizan el mismo ácido por mol.

En un matraz del laboratorio hay $0.2\ \text{mol}$ de ácido sulfúrico ($H_2SO_4$).

1. a) Escriba la ecuación balanceada de su neutralización con hidróxido de sodio ($NaOH$), que produce sulfato de sodio ($Na_2SO_4$) y agua.
2. b) Calcule cuántos moles de $NaOH$ se necesitan para neutralizar todo el ácido.
3. c) Si solo se agregaran $0.2\ \text{mol}$ de $NaOH$, ¿quedaría la disolución ácida, neutra o básica? Justifíquelo con la estequiometría.

Las fachadas y estatuas de mármol (carbonato de calcio, $CaCO_3$) se deterioran con la lluvia ácida, que contiene ácido sulfúrico ($H_2SO_4$).

1. a) Escriba y ajuste la reacción entre el ácido sulfúrico y el carbonato de calcio, en la que se forma sulfato de calcio ($CaSO_4$), agua y dióxido de carbono.
2. b) Explique por qué esta reacción «se come» poco a poco las estatuas.
3. c) El granito no contiene carbonatos: razone por qué los edificios de granito resisten mejor la lluvia ácida que los de mármol.

Mezclamos $0.1\ \text{mol}$ de ácido sulfúrico ($H_2SO_4$) con $0.1\ \text{mol}$ de hidróxido de sodio ($NaOH$).

1. a) Escriba la ecuación balanceada de la neutralización, que da sulfato de sodio ($Na_2SO_4$) y agua.
2. b) Razone cuál de los dos reactivos se agota primero y cuántos moles quedan del otro sin reaccionar.
3. c) ¿Será el pH final ácido, básico o neutro? ¿Y si mezclamos $0.1\ \text{mol}$ de $H_2SO_4$ con $0.2\ \text{mol}$ de $NaOH$? Justifique ambas respuestas.

La picadura de una abeja inyecta un ácido (ácido metanoico) y la de una avispa, una sustancia básica. En el botiquín hay vinagre (ácido acético diluido) y una pasta de bicarbonato de sodio.

1. a) ¿Cuál de los dos remedios pondría usted sobre cada picadura? Justifíquelo con el esquema de la neutralización.
2. b) Un amigo asegura que «el vinagre sirve para todas las picaduras». Explíquele por qué no tiene razón y qué ocurriría si pone vinagre sobre una picadura de abeja.

El ácido fosfórico ($H_3PO_4$), presente en algunos refrescos de cola, reacciona con el hidróxido de calcio y forma fosfato de calcio ($Ca_3(PO_4)_2$) y agua.

1. a) Escriba y ajuste la ecuación (le harán falta los coeficientes $2$, $3$ y $6$).
2. b) ¿Cuántos moles de agua se forman por cada mol de ácido fosfórico?
3. c) Explique por qué en este ajuste no basta con mirar un solo elemento y conviene empezar ajustando el calcio y el fósforo antes que el hidrógeno y el oxígeno.