PROBLEMAS Teoría de Brönsted y Lowry. Constantes Ka y Kb 1.
El NaH2PO4 y el Na2HPO4 se obtienen a partir del ácido fosfórico, H3PO4, y de la sosa, Na2CO3, según las reacciones: H3PO4(ac) + CO32−(ac) ∆ H2PO4−(ac) + HCO3−(ac) H2PO4−(ac) + CO32−(ac) ∆ HPO42−(ac) + HCO3−(ac) Identifica los pares ácido-base conjugados de Brönsted-Lowry en cada reacción e indica una especie que sea anfótera. 2. La dimetilamina, (CH3)2NH, un intermediario clave en la fabricación de detergentes, es una base débil. a) Escribe la reacción de la dimetilamina con el agua. b) La Kb de la dimetilamina es 5.9·10−4. Calcula la constante de acidez del ion (CH3)2NH2+.
3.
10. El hidróxido de sodio, conocido como sosa cáustica, es el principal componente de muchos desatascadores de desagües y de limpiadores de hornos, ya que disuelve muy bien las grasas. Calcula el pH de una disolución que contiene 6.0 g de NaOH por litro. 11. La penicilina, el primer antibiótico usado para tratar infecciones bacterianas, es un ácido débil. Calcula el valor de su constante de acidez si sabemos que una disolución preparada añadiendo agua a 109.5 g de penicilina hasta obtener 625 mL tiene un pH igual a 1.55. Dato: masa molar de la penicilina = 356 g mol−1
La quinoleína, C9H7N, es una base débil usada como conservador de especímenes anatómicos, su pKb = 9.50. a) Escribe la ecuación de la reacción de la quinoleína con el ácido clorhídrico. b) Calcula la Ka del ion C9H7NH+.
12. Los arándanos rojos son ricos en ácido benzoico, C6H5COOH, un conservante natural, razón por la cual la mermelada de arándanos rojos puede tener menos azúcar que otras. Calcula el pH de una disolución saturada de ácido benzoico. Datos: La Ka del ácido benzoico vale 6.5·10−5 y su solubilidad en agua es de solo 3.42 g L−1.
4. El ácido láctico, HC3H5O3, es un ácido débil con Ka = 1.4·10−4. En contra de lo que se ha dicho toda la vida, parece ser que su acumulación en los músculos, tras un ejercicio intenso, no es el responsable del dolor de las agujetas. Calcula el valor de Kb de su base conjugada, el ion lactato, C3H5O3−.
13. La estricnina (C21H22N2O2), un veneno usado para matar roedores, es una base débil cuya constante de basicidad es Kb = 1.8·10−6. Calcula el pH de una disolución saturada de estricnina que contiene 16 mg/100 mL. 14. La etanolamina, HOC2H4NH2, es un líquido viscoso que se usa para eliminar el sulfuro de hidrógeno del gas natural. Se tiene una disolución de etanolamina en agua en la que esta se encuentra disociada en un 1.5%. Sabiendo que Kb vale 3.2·10−5, calcula: a) La concentración inicial de etanolamina. b) El pH de la disolución.
Escala de pH 5.
La concentración de H3O+ en el suelo de los bosques es de alrededor de 3.2·10−5 mol L−1, mientras que en los suelos desérticos es de casi 1.0·10−10 mol L−1. Esta diferencia se debe al CO2 producido por descomposición de la materia orgánica. Calcula el pH de ambos tipos de suelo.
6. El pH de los jugos gástricos es 1.7 aproximadamente. ¿Cuál es la concentración aproximada de H3O+ en el estómago? 7.
Recientemente, se ha desarrollado un sensor de pH capaz de funcionar en condiciones de extrema acidez. Con este aparato se encontró que el pH del agua subterránea en el interior de una mina abandonada era de −3.6 (¡el signo menos no es un error!). Calcula la concentración de iones H3O+ en esa agua. 8. La constante de ionización del agua, Kw, a la temperatura del cuerpo (37 °C), es 2.5·10−14. a) Determina cuál es el pH de una disolución neutra a esta temperatura. b) Si el pH de la sangre es 7.4, ¿cuáles son las concentraciones de H3O+ y OH−?
15. La trimetilamina, (CH3)3N, es uno de los responsables del desagradable olor del pescado en descomposición. Una disolución 0.050 mol L−1 de trimetilamina tiene un pH = 11.28. a) Determina el grado de ionización de la trimetilamina. b) Calcula la Kb de esta base orgánica. 16. Una disolución de amoniaco de uso doméstico tiene una densidad igual a 0.98 g mL−1 y posee un 6.8% en masa de NH3. Calcula cuántos mililitros de esta disolución deben diluirse en agua para obtener 625 mL de una disolución de pH = 11.58. 17. La sacarina, un edulcorante artificial bajo en calorías, es un ácido muy débil cuyo pKa vale 11.68 a 25 °C. En disolución acuosa se ioniza según el equilibrio: HNC7H4SO3(ac) + H2O(l) ∆ NC7H4SO3−(ac) + H3O+(ac) Calcula el pH de una disolución 0.20 mol L−1 de sacarina.
9. El ácido clorhídrico, HCl, es un ácido fuerte. Durante mucho tiempo se pensaba que contenía oxígeno. Calcula el pH de una disolución 0.05 mol L−1 de HCl.
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