Ejercicios: Escala de pH, soluciones buffer y titulación

La escala de pH va de 0 a 14 a 25 °C. Clasificá cada solución como ácida, neutra o básica según su pH: jugo de limón (pH = 2), agua pura (pH = 7), leche de magnesia (pH = 10) y café negro (pH = 5). Explicá en una frase qué significa que el pH sea menor, igual o mayor que 7.

El pH se calcula con la expresión $pH = -\log[H^+]$. Calculá el pH de una solución cuya concentración de iones hidrógeno es $[H^+] = 1 \times 10^{-4}\ M$ y decí si la solución es ácida, neutra o básica.

En una titulación se agrega poco a poco una solución de base de concentración conocida sobre una solución ácida, usando un indicador como la fenolftaleína. Explicá con tus palabras qué es el punto de equivalencia y qué observás en el indicador cuando se alcanza el punto final de la titulación.

Un estudiante de 9.° grado mide una muestra de agua de un río y encuentra que su concentración de iones hidroxilo es $[OH^-] = 1 \times 10^{-5}\ M$. Sabiendo que a 25 °C se cumple $pH + pOH = 14$:

1. a) Calculá el pOH de la muestra.
2. b) Calculá el pH.
3. c) Clasificá el agua como ácida, neutra o básica.

La sangre humana mantiene su pH casi constante, entre 7.35 y 7.45, gracias a un sistema buffer formado por ácido carbónico ($H_2CO_3$) y bicarbonato ($HCO_3^-$).

1. a) Explicá qué es una solución buffer y de qué componentes se compone en general.
2. b) Si entra un poco de ácido a la sangre, ¿qué componente del buffer reacciona con él? Explicá por qué el pH casi no cambia.

En una titulación, 25.0 mL de una solución de $HCl$ de concentración desconocida se neutralizan con 20.0 mL de solución de $NaOH$ $0.10\ M$. La reacción es $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$.

1. a) Calculá los moles de $NaOH$ usados.
2. b) Calculá la concentración del $HCl$ en el punto de equivalencia.

Dos vasos contienen 1 L de líquido cada uno. El vaso 1 tiene agua pura y el vaso 2 tiene una solución buffer de ácido acético y acetato de sodio, ambos con pH inicial de 5. A cada vaso se le agrega una pequeña cantidad de $HCl$ diluido.

1. a) Predecí qué ocurrirá con el pH en cada vaso y explicá la diferencia.
2. b) Escribí la reacción que ocurre en el vaso 2 entre el componente del buffer y el ácido agregado.
3. c) Argumentá por qué un buffer no puede resistir cambios de pH indefinidamente si se sigue agregando ácido.

Un técnico de un laboratorio de análisis de aguas titula 20.0 mL de una solución de ácido sulfúrico ($H_2SO_4$) con $NaOH$ $0.20\ M$. El indicador cambia de color al agregar 30.0 mL de $NaOH$. La reacción es:

$H_2SO_4 + 2\,NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2\,H_2O$

1. a) Calculá los moles de $NaOH$ gastados en el punto de equivalencia.
2. b) Calculá los moles de $H_2SO_4$ y su concentración molar inicial.
3. c) Calculá el pH que tendría una solución de $HCl$ con la misma concentración de iones $H^+$ que aporta esta solución de $H_2SO_4$ (suponé disociación completa de los dos protones) y explicá por qué ese valor es solo una aproximación para el ácido sulfúrico.