Question

Pregunta A4. Un ácido monoprótico presenta una constante de acidez Ka = 2,5×10–5. a) Calcule la concentración inicial de este ácido necesaria para obtener una disolución con pH = pKa – 2.
a). Calcule la masa de KOH necesaria para neutralizar 100 mL de la disolución del ácido del apartado
c) Razone si el pH resultante de la neutralización del apartado b) es ácido, básico o neutro. Datos. Masas atómicas: H = 1,0; O = 16,0; K = 39,1. Puntuación máxima por apartado: 0,75 puntos apartados a) y b); 0,5 puntos apartado . PRUEBA SELECTIVIDAD MADRID CONVOCATORIA SEP 2014-2015 QUIMICA

Answer 1

Pregunta A4. Un ácido monoprótico presenta una constante de cidez Ka = 2,5×10–5.

a) Calcule la concentración inicial de este ácido necesaria para obtener una disolución con pH = pKa – 2.

Reacción de disociación de ácido débil. Si se denomina por x a la concentración de ácido disociada, y c₀ la concentración inicial, cuadro de reacción queda de la siguiente forma:

                                        HA + H₂O ↔ A⁻ + H₃O⁺
C. iniciales (mol/L)           C₀    Exc        -        -
C. equilibrio (mol/L)       C₀-x   Exc        x       x

Por definición:

$K_{a}= \frac{[A^{-}].[H_{3}O^{+}]}{[HA]}= \frac{x^{2}}{C_{0}-x} \\ pH=-log [H_{3}O^{+}]$⇒$[H_{3}O^{+}]=10^{-pH}$

Según el cuadro de reacción 

$[H_{3}O^{+}]=x=10^{-pH} \\ pH=pK_{a}-2=-log(2,5.10^{-5})-2=4,6-2=2,6 \\ x=10^{-2,6}=2,5.10^{-3}$

Despejando la expresión de Kₐ

$K_{a} = \frac{x^{2} }{C_{0}-x} ; C_{0}-x= \frac{x^{2}}{K_{a}} ; C_{0}-x= \frac{(2,5.10^{-3})^{-2}}{2,5.10^{-5}}+2,5.10^{-3}=0,02525M$

b) Calcule la masa de KOH necesaria para neutralizar 100 mL de la disolución del ácido del apartado A.

Reacción de neutralización ácido-base

HA + KOH → A⁻(aq) - K⁺ (aq) + H₂O

Reacción uno a uno, por lo tanto: $n(HA)=n(KOH)$

El ácido está en la solución ⇒ $n(HA)= M_{HA} . V_{HA}$

La base se presenta en forma sólida ⇒ $n(KOH)= \frac{m(KOH)}{m(KOH)}$

Igualando se despeja la masa de hidróxido necesaria para la completa neutralización.

$n(KOH)= \frac{m(KOH)}{M(KOH)} \\ m(KOH)= M_{HA}. V_{HA} .M(KOH)=0,2525.100$×$10^{3}.56,1=1,42g KOH$

c) Razone si el pH resultante de la neutralización del apartado b) es ácido, básico o neutro. 

Por tratarse de un ácido débil, al neutralizarse, se forma base conjugada fuerte (A⁻), que reacciona con el agua en un equilibrio de hidrólisis, regenerando parte del ácido y liberando OH⁻, que producen en la disolución un pH básico.

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