Hidrólisis de sales

Se dispone en el laboratorio de dos matraces con disoluciones acuosas de la misma concentración: una de cloruro de sodio, $\mathrm{NaCl}$, y otra de nitrito de potasio, $\mathrm{KNO_2}$, a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$.

1. a) Escribí las ecuaciones de disociación en agua de ambas sales e identificá los iones espectadores que no experimentan hidrólisis.
2. b) Justificá el carácter ácido, básico o neutro de cada una de las dos disoluciones resultantes sabiendo que $K_\mathrm{a}(\mathrm{HNO_2})=4{,}5\cdot 10^{-4}$ a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$. Considerá ideales las disoluciones.

En el laboratorio de química general se han etiquetado cuatro vasos de precipitados numerados del 1 al 4, conteniendo cada uno una disolución acuosa $0{,}10\text{ M}$ a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$ de las siguientes sustancias: $\mathrm{NaCl}$, $\mathrm{CH_3COONa}$, $\mathrm{NH_4Cl}$ y $\mathrm{KNO_3}$. El esquema del conjunto experimental se muestra a continuación:

1. a) Clasificá cada una de las cuatro sales indicando la naturaleza fuerte o débil del ácido y la base de los que procede, y señalá cuáles experimentan hidrólisis.
2. b) Sabiendo que $K_\mathrm{a}(\mathrm{CH_3COOH})=1{,}8\cdot 10^{-5}$, $K_\mathrm{b}(\mathrm{NH_3})=1{,}8\cdot 10^{-5}$ y $K_\mathrm{w}=1{,}0\cdot 10^{-14}$ a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$, ordená las cuatro disoluciones de menor a mayor valor de pH justificando la respuesta. Considerá ideales las disoluciones.

El nitrato de amonio, $\mathrm{NH_4NO_3}$, es un compuesto ampliamente empleado en soluciones fertilizantes a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$.

1. a) Formulá los procesos de disociación e hidrólisis iónica en agua correspondientes a esta sal, indicando las especies que actúan como ácido o base de Brønsted-Lowry.
2. b) Deducí razonadamente si el pH de la solución acuosa resultante será menor, igual o mayor que $7$. Dato a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$: $K_\mathrm{b}(\mathrm{NH_3})=1{,}8\cdot 10^{-5}$. Considerá ideales las soluciones.

Una disolución acuosa de cloruro de amonio, $\mathrm{NH_4Cl}$, de concentración $0{,}25\text{ M}$ se mantiene a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$.

1. a) Planteá el equilibrio iónico de hidrólisis correspondiente y calculá el grado de hidrólisis ($\alpha_\mathrm{h}$) del ion amonio en esta disolución.
2. b) Determiná la concentración de iones $\mathrm{H_3O^+}$ en el equilibrio y el valor del pH resultante.

Datos a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$: $K_\mathrm{b}(\mathrm{NH_3})=1{,}8\cdot 10^{-5}$; $K_\mathrm{w}=1{,}0\cdot 10^{-14}$. Considerá ideales las disoluciones.

Se prepara una disolución acuosa disolviendo $4{,}10\text{ g}$ de acetato de sodio, $\mathrm{CH_3COONa}$, en agua destilada hasta alcanzar un volumen total de $500\text{ mL}$ a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$.

1. a) Escribí la ecuación del equilibrio químico de hidrólisis y determiná el valor de la constante de hidrólisis $K_\mathrm{h}$.
2. b) Calculá la concentración molar de todas las especies presentes en el equilibrio ($\mathrm{Na^+}$, $\mathrm{CH_3COO^-}$, $\mathrm{CH_3COOH}$, $\mathrm{OH^-}$ y $\mathrm{H_3O^+}$) y determiná el pH final de la disolución.

Datos a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$: Masas molares atómicas en $\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$: $\mathrm{C}=12{,}0$; $\mathrm{H}=1{,}0$; $\mathrm{O}=16{,}0$; $\mathrm{Na}=23{,}0$. $K_\mathrm{a}(\mathrm{CH_3COOH})=1{,}8\cdot 10^{-5}$; $K_\mathrm{w}=1{,}0\cdot 10^{-14}$. Considerá ideales las disoluciones.

Se dispone de $250\text{ mL}$ de una disolución acuosa de cianuro de sodio, $\mathrm{NaCN}$, cuya concentración inicial es $0{,}40\text{ M}$ a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$. Posteriormente, esta disolución se diluye añadiendo agua destilada hasta alcanzar un volumen total de $2{,}50\text{ L}$.

1. a) Calculá el pH y el grado de hidrólisis ($\alpha_\mathrm{h1}$) del anión cianuro en la disolución concentrada original.
2. b) Calculá el pH y el nuevo grado de hidrólisis ($\alpha_\mathrm{h2}$) en la disolución tras la dilución, y justificá razonadamente el efecto que produce la dilución sobre el grado de hidrólisis basándote en el principio de Le Chatelier.

Datos a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$: $K_\mathrm{a}(\mathrm{HCN})=4{,}9\cdot 10^{-10}$; $K_\mathrm{w}=1{,}0\cdot 10^{-14}$. Considerá ideales las disoluciones.

Se titulan $50{,}0\text{ mL}$ de una disolución de ácido benzoico ($\mathrm{C_6H_5COOH}$) $0{,}0120\text{ M}$ con una disolución de hidróxido de sodio ($\mathrm{NaOH}$) $0{,}0080\text{ M}$ a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$ hasta alcanzar exactamente el punto de equivalencia estequiométrico.

1. a) Calculá el volumen de valorante necesario para alcanzar la equivalencia y el pH de la disolución resultante en dicho punto.
2. b) Si a la disolución resultante en el punto de equivalencia se le añade agua destilada hasta duplicar su volumen total, calculá el nuevo pH y demostrá cuantitativamente la variación experimentada en el porcentaje de ion benzoato hidrolizado.

Datos a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$: $K_\mathrm{a}(\mathrm{C_6H_5COOH})=6{,}3\cdot 10^{-5}$; $K_\mathrm{w}=1{,}0\cdot 10^{-14}$. Considerá ideales las disoluciones.

Se prepara una disolución acuosa de fluoruro de amonio, $\mathrm{NH_4F}$, a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$. Considerá los siguientes datos de constantes de equilibrio a dicha temperatura: $K_\mathrm{a}(\mathrm{HF})=6{,}6\cdot 10^{-4}$, $K_\mathrm{b}(\mathrm{NH_3})=1{,}8\cdot 10^{-5}$ y $K_\mathrm{w}=1{,}0\cdot 10^{-14}$.

1. a) Escribí las reacciones iónicas que tienen lugar al interactuar ambos iones procedentes de la sal con el agua.
2. b) Compará cuantitativamente las constantes de los equilibrios de hidrólisis de los iones presentes y determiná si la disolución resultante tiene carácter ácido, básico o neutro. Considerá ideales las disoluciones.

Se disuelven $0{,}10\text{ moles}$ de formiato de amonio, $\mathrm{HCOONH_4}$, en agua destilada hasta un volumen de $1{,}0\text{ L}$ a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$. Tanto el catión amonio como el anión formiato sufren hidrólisis en disolución acuosa.

1. a) Escribí los equilibrios individuales de hidrólisis de ambos iones junto con el equilibrio global que se establece y deducí, a partir de las expresiones de las constantes, la ecuación que relaciona $[\mathrm{H_3O^+}]$ exclusivamente con $K_\mathrm{a}$, $K_\mathrm{b}$ y $K_\mathrm{w}$, asumiendo que los grados de hidrólisis de catión y anión son prácticamente iguales.
2. b) Calculá el pH de la disolución y determiná la concentración molar de las especies $\mathrm{NH_3}$ y $\mathrm{HCOOH}$ en el equilibrio.

Datos a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$: $K_\mathrm{a}(\mathrm{HCOOH})=1{,}8\cdot 10^{-4}$; $K_\mathrm{b}(\mathrm{NH_3})=1{,}8\cdot 10^{-5}$; $K_\mathrm{w}=1{,}0\cdot 10^{-14}$. Considerá ideales las disoluciones.