EJERCICIOS DE pH

1. Explique lo que usted entiende por un ácido y por una base de Brönsted-Lowry. Dé ejemplos de cada caso. Explique y dé ejemplos de ácidos y bases de Arrhenius.

2. Explique y dé ejemplos de un par conjugado ácido – base.

3. Explique lo que usted entiende por ácidos y bases débiles y dé ejemplos de cada uno de ellos.

4. Explique lo que usted entiende por ácidos y bases fuertes y dé ejemplos de cada uno de ellos.

5. Muestre la reacción de ionización del agua y escriba la ecuación para el producto iónico del agua, junto con el valor de Kw.

6. Calcule la [H+] de una solución 0.100 M de [0H-]. Rta. 1.00 x 10-13 M.

7. Calcule la [H+] y la [0H-] de una solución 0.250 M de HCl. Rta. [H+] = 0.250 M, [OH'] = 4.00 x 10-14 M.

8. Llene la siguiente tabla con base en la información suministrada:

9. Complete la siguiente tabla realizando los cálculos necesarios:

[H+] [OH-] pH pOH1,4x10-5 M

4,6x10-2 M12,61

9,47

10. Un ácido débil monoprótico de concentración 0.153 M está ionizado 0.845%. Calcule la constante de ionización de dicho ácido. Rta. Ka = 1.09 x 10-5.

11. Calcule [H+], [OH-], pH, pOH y el % de disociación de una solución de ácido acético 8.25 x 10 -2

M. Rta. [H+] = 1.22 x lO-3 M; [OH-] = 8.21xIO-12 M; pH = 2,91; pOH = 11,1; % α = 1,50.

12. Calcule [H+], [OH-], pH, pOH y el porcentaje de ionización de una solución de HCN 0.0834 M. Ka = 4.0 x lO-10.

Rta. [H+] = 5.78 x 10-6 M; [OH-] = 1.73 x 10-9 M; pH = 5.24; pOH = 8.76; % α = 6.93 x 10-3.

13. Cuando una persona realiza ejercicios extenuantes se produce ácido láctico, CH3CHOHCOOH, que se acumula en los músculos, lo cual ocasiona fuertes dolores. Si la Ka del ácido es 8.40 x 10-4, calcule el pH de una solución 0.0957 M; Rta. 2.05.

14. El ácido ascórbico (vitamina c), C5H7O4COOH, es esencialmente una vitamina para todos los mamíferos. Entre éstos, sólo el hombre, los monos y los cobayos (conejillos de indias), no pueden sintetizarlo en su organismo y por tanto, requieren ingerirlo en las comidas. Si la Ka del ácido es 7.90 x lO-5, calcule el pH de una solución 0,105 M. Rta. 2,54.

15. Calcule la [OH-], %α, pOH y el pH de una solución 2.00 x 10-2 M de metilamina, CH3NH2. Kb = 5.00 x 10-4. Rta. [OH-] = 3.16 x 10-3 M; %α. = 15,8; pOH = 2.50; pH =11,5.

16. La niacina (conocida también como ácido nicotínico, Ka = 1.40 x 10-5) es una vitamina fundamental para la nutrición humana. Su deficiencia produce una enfermedad denominada pelagra, que se caracteriza por la pérdida de apetito, afecciones nerviosas y cutáneas. Represente este ácido como HA y calcule el pH de una solución 0.125 M. Rta. 2,88.

17. De la siguiente lista de soluciones indique cuales son amortiguadoras, explicando su respuesta: (a) KOH 0,100 M y KCl 0.100 M; (b) CH3CH2NH2 0,150 M y CH3CH2Cl 0.253 M; (c) H2SO4

0.234 M y Na2S04 0,100 M; (d) NH3 0.247M y NH4Cl 0.100 M; e) HCOOH 0,154 M y HCOONa 0,134 M. Rta. d) y e).

18. Calcule el pH de una solución 0.145 M de ácido ascórbico (represente este ácido como HA, Ka = 7.90 x 10-5) y de ascorbato de sodio 0.221 M (represente esta sal como NaA). Rta. 4.29.

19. Calcule la relación de concentraciones molares de [ácido ascórbico] / [ascorbato de sodio] que se requiere para preparar: (a) una solución de pH = 3.90 y (b) una solución de pH = 4.5. Ka = 7.9 x 10-5. Rta. (a) 1.6; (b) 0,40

20. Calcule la relación de concentraciones molares de [NH3] / [NH4C]] que se requiere para preparar: (a) una solución de pH = 9.60 y (b) una solución de pH = 10.5. Rta. (a) 2.19; (b) 17.4.

21. Una solución es 0.123 M respecto a la aspirina (ácido acetilsalicílico, C8H702COOH, Ka = 3.3 x 10-4) y 0.205 M respecto a la sal sódica de dicho ácido, C8H702COONa. Escriba las ecuaciones iónicas que describen este sistema amortiguador y calcule el pH de esta solución.

Rta. pH = 3.70.

22. Calcule el pH de una solución que se preparó mezclando 100 mL de solución de HCOOH 0.120 con 200 mL de solución de HCOONa 0.120 M. Rta. 4.04.

23. Calcule el pH de una solución que se preparó mezclando 200 mL de solución de HCOOH 0.150 M con 100 mL de solución de NaOH 0.150 M. Rta. 3.74.

24. Calcule el pH de una solución que se preparó añadiendo 50.0 mL de solución de HCl 0.140 M a 200.0 mL de solución que contiene HCOOH 0.220 M y HCOONa 0.100 M. Rta. 3.15.

25. (a) Calcular el pH de una solución de CH3NH2 0.100 M y CH3NH3+Cl- 0,100 M. (b) determinar el

pH de la solución resultante cuando se adicionan 50.0 mL de NaOH 0.100 M a 250.0 mL de la solución (a); (c) Determinar el pH de la solución resultante cuando se adicionan 50.0 mL de HCl 0.100 M a 250.0 mL de la solución (a). Rta. (a) 10.7; (b); 10.9 (c) 10.5.

26. Un litro de una solución contiene 0.120 moles de ácido benzoico, C6H5COOH (Ka = 6.5 x 10-5) y 0.105 moles de benzoato de sodio, C6H5COONa. Determinar: (a) E] pH de esta solución; (b) El pH después de adicionar 100 mL de solución 1.20 M de NaOH a la solución inicial. (c) El pH después de adicionar 100 mL de solución O. lOO M de HCl a la solución inicial.

Rta. (a) 4.13; (b) 8.75; (c) 4.05.

27. ¿Cuántos gramos de NH4Cl se deben disolver en 100.0 mL de solución 0.200 M de NH3 para preparar 500 mL de solución de pH =10.20? Rta. 0,12.

28. Las sales del ácido propiónico, CH3CH2COOH (Ka = 1.3 x 10-5), se adicionan ocasionalmente a los alimentos horneados para protegerlos de la acción de algunos microorganismos. ¿Cuántos gramos de propionato de sodio, CH3CH2COONa, se deben adicionar a 300 mL de solución de ácido propiónico 0.100 M para que el pH de la solución sea de 3.50? Rta. 0,115 g.

29. ¿Qué volumen de solución 6.00 M de HCl se debe adicionar a 100 mL de solución 0.100 M de CH3COONa para que el pH de la solución resultante sea 4.25? Rta. 1.26 mL.

30. Sin realizar ningún cálculo, prediga si las siguientes soluciones son ácidas, básicas o neutras: (a) KCl; (b) NH4NO3; (c) NaCN; (d) C3H7COONa; (e) NH4Cl; (f) Na2C03.

31. Determine el pH de cada una de las siguientes soluciones acuosas: (a) NH4NO3 0.200 M; (b) NaCN 0.100 M; (c) Na2S04 , 0.100 M; (d) KCl 0.200 M; (e) CH3COONa 1.00 x 10-3 M; (f) NH4C1 0.125 M. Rta. (a) 4.98; (b) 11.2; (c) 7.00; (d) 7.00; (e) 7.90; (f) 5.08.

32. Una solución 0.100 M de una sal sódica de un ácido débil monoprótico tiene un pH de 9.35. Determine la constante de disociación del ácido. Rta. 2.00 x 10-6.

33. La mayoría de los líquidos blanqueadores son soluciones acuosas diluídas de hipoclorito de sodio, NaOCl. Se encontró que una muestra de un blanqueador tenía una concentración de 0.670 M de NaOCl. Calcule el pH de esta solución. La Ka del HOCl es 3.1 x 10-8. (HOCl H+ + OCl-). Rta. 10.7.

34. El veronal, HC8H11N2O3, es el principio activo de una droga que se administra generalmente, como una sal de sodio, NaC8H11N2O3. Determine el pH de una solución que contiene 10.3 mg de esta sal en 250 mL de solución. El valor de la Ka del veronal es 3.7 X 10-8. Rta. 8.87

35. ¿Cuál será el pH de una solución 0.250 M de ascorbato de sodio? El valor de la Ka del ácido ascórbico (C5H7O4COOH ) es de 7.9 x 10-5. Rta. 8.75.

36. Calcular los cambios de pH que ocurren cuando se adiciona 1,00 mL de solución 10,0 M de HCl a: (a) 100 mL de solución 1.80 x 10-5 M de HCl y (b) 100 mL de solución que contiene 6.00 gramos de ácido acético y 8.20 g de acetato de sodio. Rta. (a) 2.73 unidades; (b) 0.09 unidades.

37. Para producir un incremento en una unidad de pH de una solución, cuántos mL de solución 10.0 M de NaOH habrá que adicionar a: (a) 1.0 litro de solución de CH3COOH 0.100 M y CH3COONa 0,100 M; (b) 1,0 litro de solución 2.15 x 10-5 M de HCl. Rta. (a) 8.18 mL, (b) 1.95 x 10-4 mL.

38. El volumen de solución 0.462 N de NaOH que se requiere para titular 20.0 mL de una solución 0.391N de HCl es: (a) 23.6 mL. (b) 16.9 mL, (c) 11.8 mL, (d) 9.03 mL

39. Si 25.0 mL de solución 0.200 N de un ácido son neutralizados con 20.0 mL de una base, ¿cuál será la normalidad de la base? (a) 0.25 N, (b) 0.16 M, (c) 0.16 N, (d) 1.6 N.

40. Para la reacción HCN H+ + CN- , Ka = 4,0 X 10-10 y [HCN] = 1,00 M, cual es la concentración de H+: (a) 4.0 x 10-10 M (b) 2.0 x 10-5, (c) 1.5 x 10-5, (d) Ninguna de las anteriores.

41. Una solución con [H+] = 1.0 x 10-5 M tendrá una concentración molar de OH- igual a: (a) 1.0 x 10-9, (b) 1 x 10-14, (c) 1 x 10-5, (d) 1.0xIO-7.

42. El pH de una solución 5,0 x 10-3 M de H2SO4 (ac) es: (a) 2.3, (b) 5.0 x lO-3, (e) 2.0, (d) 12.0

43. La concentración de [H+] de una solución 0,10 M de CH3COOH (ac) es _______(mayor, menor, igual) a la de una solución de HCl 0,10 M.

44. El volumen de solución 0,400 M de NaOH que se requiere para titular 20,0 mL de una solución 0,100 M de H2SO4 es: (a) 5,00 mL, (b) 10,0 mL, (e) 15,0 mL, (d) 20,0 mL. (f) otro____________.

45. Describa el efecto sobre el pH (aumenta, disminuye, ningún cambio). que resulta cuando se adiciona:

a) HCOONa a una solución dc HCOOH ................ b) HCl a una solución de NH3 ................................ c) NH3 a una solución de HCl ................................ d) NH4Cl a una solución de NH3 ........................... e) HCl a una solución de CH3COONa …………...

46. El cloruro de etilamonio C2H5NH3+Cl- es una sal de la etilamina (C2H5NH2, Kb = 6,4x10-4). Cuántos

gramos de cloruro de etilamonio se requieren para preparar 1200 mL de solución de pH 5,8? Rta. 15,6 g.

47. a) Calcule el pH de la mezcla de 200 mL de solución de NH4OH 0,5M con 300 mL de solución de NH4Cl 0,3M (Kb = 1,8x10-5). b) Calcule el pH después de agregar a la solución anterior 180 mL de solución de NaOH 0,5 M. Rta. a) 9,3; b) 11,35.

48. a) Calcule el pH de la mezcla de 40 mL de solución de CH3COOH 0,6 M con 60 mL de solución de NaOH 0,4 M (KCH3COOH = 1,8X10-5). b) Calcule el pH después de agregar a la solución anterior 60 mL de solución de HCl 0,3 M. Rta. a) 9,06; b) 4,26.

49. a) Calcule el pH de la mezcla de 120 mL de solución de HCOOH 0,1M con 80 mL de solución de HCOONa 0,1M (KHCOOH = 1,8x10-4). b) Calcule el pH después de agregar a la solución anterior 20 mL de solución de NaOH 0,1M. Rta. a) 3,56; b) 3,74.

50. 2 gramos de una muestra impura de ácido benzoico reaccionan exactamente con 25 mL de solución de NaOH 0,5M: (C6H5COOH + NaOH C6H5COONa + H2O). Calcule el porcentaje de pureza en peso del ácido benzoico en la muestra. Rta. 76,25%.