A 2oo ml de una soluciòn de acido acetico concentrado al 25% (m/m) y densidad 1,03 g/ml se le agregaron 150 ml de una solucion de acetato de sodio, concentracion 35% (m/v)
1) calcule pH del buffer
2) calcule pH despues de agragar: 0,5 moles de NaOH (sin cambio de volumen); 10 ml de HCL 1M; 10 ml de Ca (OH)2 1M; 100 ml de NaCl 1 M; 100 ml de agua; 35 g de HNO3 (sin cambio de volumen)
Respuestas
El pH del buffer es 4,63, y al agregar 0,5 moles de NaOH es 5,26; 10 ml de HCL 1M es 4,90; 10 ml de Ca (OH)2 1M es 4,65; 100 ml de NaCl 1 M 4,89; 100 ml de agua (No hay variación); 35 g de HNO3 es 3,51
Explicación paso a paso:
1) Calcule el pH del buffer
Para el calculo del pH, usaremos la ecuación de Henderson-Hasselbach
pH = pKa + log([Sal]/[Ácido])
El pKa del CH₃COOH es 4,76
Se calculan las concentraciones de la sal (CH₃COONa) y el ácido (CH₃COOH)
Primero se calculan los moles de los componentes iniciales:
Para el acetato de sodio (CH₃COONa), 150 mL, y 35% m/v
El % m/v es la masa de soluto entre el volumen de solución:
%m/v = (masa soluto / volumen solución)*100
Se conoce el volumen de solución de CH₃COONa, por lo tanto despejando masa:
masa soluto = (% m/v* volumen solución)/100 = (35%*150 mL)/100
masa soluto = 52,5 g
Se calculan los moles, usando el peso molecular del CH₃COONa
moles = masa/PM = 52,5 g / 82,0343 (g/mol)
moles CH₃COONa = 0,64 mol
Para el ácido acético (CH₃COOH), 200 mL, 25% m/m y ρ 1,03 g/mL
ρ = m/v
Con el volumen de la solución CH₃COOH, se despeja la masa de la solución (m):
m = ρ*v = 1,03 g/mL *(200 mL) = 206 g
%m/m = (masa soluto / masa solución)*100
El soluto es el CH₃COOH, por lo tanto despejando:
masa soluto = (% m/m* masa solución)/100 = (25%*206g)/100
masa soluto = 51,5 g
Se calculan los moles, usando el peso molecular del CH₃COOH
moles = masa/PM = 51,5 g / 60,052 (g/mol)
moles CH₃COOH = 0,86 mol
El volumen de la solución total será:
V(CH₃COONa) + V(CH₃COOH) = 150 mL + 200 mL = 350 mL
La concentración de cada compuesto es los moles entre el volumen total, sustituyendo:
[CH₃COONa] = 0,64 mol / 0,350 mL = 1,83 M
[CH₃COOH] = 0,86 mol / 0,350 mL = 2,46 M
Se sustituyen los valores en la ecuación de Henderson-Hasselbach
pH = 4,76+ log([1,83 M]/[2,46])
pH = 4,63
2) calcule pH después de:
- Agregar: 0,5 moles de NaOH
Se disocia el NaOH
NaOH → Na⁺ + OH⁻
I 0,5 mol 0 0
F 0 0,5 mol 0,5 mol
El OH⁻ va a reaccionar con el CH₃COOH en una reacción de neutralización, de la siguiente manera
CH₃COOH + OH⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O
I 0,86 mol 0,5 mol 0,64 mol
C -0,5 mol -0,5 mol +0,5 mol
F 0,36 mol 0 mol 1,14 mol
Aplicando la ecuación de Henderson-Hasselbach, como no hay cambio de volumen se usan los moles
pH = pKa + log([Base]/[Ácido])
pH = 4,76 + log(1,14/0,36)
pH = 5,26
- Agregar: 10 ml de HCL 1M
Se calculan los moles de HCl
M = moles / volumen
despejando moles
moles = M*volumen = 1 M*0,01 L = 0,01 mol
Se disocia el HCl
HCl → H⁺ + Cl⁻
I 10 mol 0 0
F 0 0,01 mol 0,01 mol
El H⁺ va a reaccionar con el ión CH₃COO⁻ de la siguiente manera
CH₃COO⁻ + H⁺ → CH₃COOH
I 0,64 mol 0,01 mol 0,86 mol
C -0,01 mol -0,01 mol +0,01 mol
F 0,63 mol 0 mol 0,87 mol
Aplicando la ecuación de Henderson-Hasselbach, como no hay cambio de volumen se usan los moles
pH = pKa + log([Base]/[Ácido])
pH = 4,76 + log(0,87/0,63)
pH = 4,90
- Agregar: 10 ml de Ca (OH)2 1M
Se calculan los moles de Ca(OH)₂
M = moles / volumen
despejando moles
moles = M*volumen = 1 M*0,01 L = 0,01 mol
Se disocia el Ca(OH)₂
Ca(OH)₂ → Ca⁺² + 2OH⁻
I 0,01 mol 0 0
F 0 0,01 mol 0,02 mol
El OH⁻ va a reaccionar con el CH₃COOH en una reacción de neutralización, de la siguiente manera
CH₃COOH + OH⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O
I 0,86 mol 0,02 mol 0,64 mol
C -0,02 mol -0,02 mol +0,02 mol
F 0,84 mol 0 mol 0,66 mol
Aplicando la ecuación de Henderson-Hasselbach, como no hay cambio de volumen se usan los moles
pH = pKa + log([Base]/[Ácido])
pH = 4,76 + log(0,66/0,84)
pH = 4,65
- Agregar: 100 ml de NaCl 1 M
Se calculan los moles de NaCl
M = moles / volumen
despejando moles
moles = M*volumen = 1 M*0,1 L = 0,1 mol
Se disocia el NaCl
NaCl → Na⁺ + Cl⁻
I 0,1 mol 0 0
F 0 0,1 mol 0,1 mol
El Na⁺ va a reaccionar con el ión CH₃COO⁻ de la siguiente manera
CH₃COO⁻ + Na⁺ → CH₃COONa
I 0,64 mol 0,1 mol 0,64 mol
C -0,1 mol -0,1 mol +0,1 mol
F 0,54 mol 0 mol 0,74 mol
Aplicando la ecuación de Henderson-Hasselbach, como no hay cambio de volumen se usan los moles
pH = pKa + log([Sal]/[Base])
pH = 4,76 + log(0,74/0,54)
pH = 4,89
- Agregar: 100 ml de agua
La adición de agua no modifica el pH ya que es un compuesto neutro pH =7
- Agregar: 35 g de HNO₃
Se calculan los moles de HNO₃
moles = masa/PM
moles = 35g /63,01 (g/mol)
moles = 0,56 moles
Se disocia el HNO₃
HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻
I 0,56 mol 0 0
F 0 0,56 mol 0,56 mol
El H⁺ va a reaccionar con el ión CH₃COO⁻ de la siguiente manera
CH₃COO⁻ + H⁺ → CH₃COOH
I 0,64 mol 0,56 mol 0,86 mol
C -0,56 mol -0,56 mol +0,56 mol
F 0,08 mol 0 mol 1,42 mol
Aplicando la ecuación de Henderson-Hasselbach, como no hay cambio de volumen se usan los moles
pH = pKa + log([Base]/[Ácido])
pH = 4,76 + log(0,08/1,42)
pH = 3,51