Ejercicio resuelto de pH · Química · Región de Murcia · 2022

6. I) Calcule la masa de HClO, en gramos, necesaria para preparar 2 L de una disolución acuosa de HClO de pH = 4. Datos: $K_a(\mathrm{HClO}) = 2{,}9\cdot 10^{-8}$; masas atómicas: Cl: 35,5; O: 16; H: 1 ($\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$) (1,5 p)
II) Sabiendo que el $\mathrm{HClO_4}$ es un ácido muy fuerte, explique brevemente qué base será más débil: $\mathrm{ClO_4^-}$ o $\mathrm{ClO^-}$. (0,5 p)

$\textbf{I) Calcule la masa de HClO, en gramos, necesaria para preparar 2 L de una disolución acuosa de HClO de pH = 4. (1{,}5 p)}$

El ácido hipocloroso es débil, de modo que su disociación es un equilibrio:

$\mathrm{HClO(ac)} + \mathrm{H_2O(l)} \rightleftharpoons \mathrm{ClO^-(ac)} + \mathrm{H_3O^+(ac)}$

El pH fija la concentración de protones en el equilibrio, que es la incógnita $x$ del planteamiento habitual:

$[\mathrm{H_3O^+}] = 10^{-4} \text{ mol/L} = x$

$$	$\mathrm{HClO}$	$\mathrm{ClO^-}$	$\mathrm{H_3O^+}$ Inicial (M)	c	0	0 Equilibrio (M)	c − x	x	x

$K_a = \frac{x^2}{c - x} \quad \Rightarrow \quad c = \frac{x^2}{K_a} + x$

$c = \frac{(10^{-4})^2}{2{,}9 \cdot 10^{-8}} + 10^{-4} = 0{,}345 + 0{,}0001$

$c = 0{,}345 \text{ mol/L}$

Con $M(\mathrm{HClO}) = 1 + 35{,}5 + 16 = 52{,}5$ g/mol y los 2 L que se piden:

$n = c \cdot V = 0{,}345 \cdot 2 = 0{,}690 \text{ mol}$

$m = n \cdot M = 0{,}690 \cdot 52{,}5 = 36{,}2 \text{ g}$

Hacen falta unos 36,2 g de ácido hipocloroso. Que se necesite tanto para un pH tan moderado es la firma de un ácido muy débil: solo se disocia una molécula de cada tres mil largas.

$\textbf{II) Explique brevemente qué base será más débil: ClO}_4^-\textbf{ o ClO}^-\textbf{. (0{,}5 p)}$

Para un par conjugado se cumple que $K_a \cdot K_b = K_w$, de modo que cuanto más fuerte es el ácido, más débil es su base conjugada.

El $\mathrm{HClO_4}$ es un ácido muy fuerte, prácticamente disociado del todo, mientras que el HClO es débil, con $K_a = 2{,}9 \cdot 10^{-8}$.

La base más débil es, por tanto, el $\textbf{perclorato}$, $\mathrm{ClO_4^-}$: su capacidad de captar protones es tan pequeña que en disolución acuosa se comporta como un ion espectador. El hipoclorito, en cambio, sí se hidroliza de forma apreciable y da disoluciones básicas.