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Transformaciones químicas · Ácidos y bases

Hidrólisis de sales

Te conviene dominar: Disoluciones y sus propiedades (Química (Chemistry) (high school))
Te conviene dominar: Reacciones de neutralización (Química (Chemistry) (high school))

El baking soda (bicarbonato de sodio) de tu cocina es una sal, igual que la sal de mesa. Sin embargo, una solución de baking soda es claramente básica (por eso se usa en algunas tabletas antiácidas y para neutralizar olores ácidos) mientras que una de sal común es neutra. Ambas son sales, ambas se disuelven en agua dando iones: lo que marca la diferencia es qué hacen esos iones una vez sueltos.

Por qué una sal puede no ser neutra

Al medir en el laboratorio con un medidor de pH tres soluciones $0.1\text{ M}$ de $\mathrm{NaCl}$, $\mathrm{NH_4Cl}$ y $\mathrm{CH_3COONa}$, se obtienen valores de $\mathrm{pH}$ de $7.0$, $5.1$ y $8.9$: ¿por qué sales que no contienen inicialmente iones $\mathrm{H^+}$ ni $\mathrm{OH^-}$ modifican la acidez del agua pura?

Esquema que clasifica el comportamiento de los iones de una sal en agua: los procedentes de ácidos o bases débiles experimentan hidrólisis, mientras que los de especies fuertes actúan como iones espectadores. Sal disuelta en agua ion de ácido/base débil → reacciona con H₂O ion de ácido/base fuerte → ion espectador
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Se dispone en el laboratorio de dos matraces con soluciones acuosas de la misma concentración: una de cloruro de sodio, $\mathrm{NaCl}$, y otra de nitrito de potasio,…

Se dispone en el laboratorio de dos matraces con soluciones 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) Escribe las ecuaciones de disociación en agua de ambas sales e identifica los iones espectadores que no experimentan hidrólisis.
  2. b) Justifica el carácter ácido, básico o neutro de cada una de las dos soluciones resultantes sabiendo que $K_\mathrm{a}(\mathrm{HNO_2})=4.5\times 10^{-4}$ a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$. Considera ideales las soluciones.
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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…

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:

T = 25 °C Vaso 1 NaCl (0.10 M) Vaso 2 CH3COONa (0.10 M) Vaso 3 NH4Cl (0.10 M) Vaso 4 KNO3 (0.10 M)
  1. a) Clasifica cada una de las cuatro sales indicando la naturaleza fuerte o débil del ácido y la base de los que procede, y señala cuáles experimentan hidrólisis.
  2. b) Sabiendo que $K_\mathrm{a}(\mathrm{CH_3COOH})=1.8\times 10^{-5}$, $K_\mathrm{b}(\mathrm{NH_3})=1.8\times 10^{-5}$ y $K_\mathrm{w}=1.0\times 10^{-14}$ a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$, ordena las cuatro disoluciones de menor a mayor valor de pH justificando la respuesta. Considera ideales las disoluciones.
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Hidrólisis de cationes: sales de ácido fuerte y base débil

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

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

  1. a) Formula 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) Deduce razonadamente si el pH de la solución acuosa resultante será menor, igual o mayor que $7$. Dato a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$: $K_\mathrm{b}(\mathrm{NH_3})=1.8\times 10^{-5}$. Considera ideales las soluciones.
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Hidrólisis de aniones: sales de base fuerte y ácido débil

Diagrama de la reacción de hidrólisis de un ion procedente de un electrolito débil con las moléculas de agua. A⁻ + H₂O ⇌ HA + OH⁻ sube [OH⁻] disolución básica
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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…

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) Escribe la ecuación del equilibrio químico de hidrólisis y determina el valor de la constante de hidrólisis $K_\mathrm{h}$.
  2. b) Calcula 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 determina el pH final de la disolución.

Datos a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$: Masas molares atómicas en $\text{g}\times\text{mol}^{-1}$: $\mathrm{C}=12.0$; $\mathrm{H}=1.0$; $\mathrm{O}=16.0$; $\mathrm{Na}=23.0$. $K_\mathrm{a}(\mathrm{CH_3COOH})=1.8\times 10^{-5}$; $K_\mathrm{w}=1.0\times 10^{-14}$. Considera ideales las disoluciones.

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Sales de ácido débil y base débil

Una solución de acetato de amonio tiene $\mathrm{pH} = 7.0$, mientras que una de fluoruro de amonio presenta $\mathrm{pH} = 6.2$: ¿qué factor decide el carácter final cuando tanto el catión como el anión pueden reaccionar simultáneamente con el agua?

Diagrama de comparación entre la constante ácida del catión y la constante básica del anión para determinar el pH resultante en una sal de ácido débil y base débil. catión: Ka hidrólisis ácida anión: Kb hidrólisis básica ¿quién gana? se compara Ka del catión con Kb del anión
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Se prepara una disolución acuosa de fluoruro de amonio, $\mathrm{NH_4F}$, a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$. Considera los siguientes datos de constantes de equilibrio a dicha…

Se prepara una disolución acuosa de fluoruro de amonio, $\mathrm{NH_4F}$, a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$. Considera los siguientes datos de constantes de equilibrio a dicha temperatura: $K_\mathrm{a}(\mathrm{HF})=6.6\times 10^{-4}$, $K_\mathrm{b}(\mathrm{NH_3})=1.8\times 10^{-5}$ y $K_\mathrm{w}=1.0\times 10^{-14}$.

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

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:

T = 25 °C Vaso 1 NaCl (0.10 M) Vaso 2 CH3COONa (0.10 M) Vaso 3 NH4Cl (0.10 M) Vaso 4 KNO3 (0.10 M)
  1. a) Clasifica cada una de las cuatro sales indicando la naturaleza fuerte o débil del ácido y la base de los que procede, y señala cuáles experimentan hidrólisis.
  2. b) Sabiendo que $K_\mathrm{a}(\mathrm{CH_3COOH})=1.8\times 10^{-5}$, $K_\mathrm{b}(\mathrm{NH_3})=1.8\times 10^{-5}$ y $K_\mathrm{w}=1.0\times 10^{-14}$ a $25\,^{\circ}\mathrm{C}$, ordena las cuatro disoluciones de menor a mayor valor de pH justificando la respuesta. Considera ideales las disoluciones.
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Vuelve al principio: El baking soda ($\mathrm{NaHCO_3}$) libera $\mathrm{Na^+}$ (ion espectador) y $\mathrm{HCO_3^-}$; como la hidrólisis básica de este anión ($\mathrm{HCO_3^-} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{H_2CO_3} + \mathrm{OH^-}$, con $K_b = K_{\mathrm{w}}/K_{a1} \approx 2.3 \times 10^{-8}$) predomina sobre su disociación ácida ($K_{a2} = 4.8 \times 10^{-11}$), la solución resulta claramente básica ($\mathrm{pH} \approx 8.3$).

ightleftharpoons \mathrm{H_2CO_3} + \mathrm{OH^-}$, con $Kb = K_{\mathrm{w}}/K_{a1} \approx 2.3 \times 10^{-8}$) predomina sobre su disociación ácida ($K_{a2} = 4.8 \times 10^{-11}$), la solución resulta claramente básica ($\mathrm{pH} \approx 8.3$).

Resumen

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