Ejercicio resuelto de Ácido-Base · Química · 2025

2A El $\mathrm{NaHCO_3}$ es un antiácido que se toma para aliviar la acidez de estómago, causada principalmente por HCl.

a) Escriba la reacción de neutralización que tiene lugar entre estos dos compuestos. (0,25 p)
b) Teniendo en cuenta que el $\mathrm{H_2CO_3}$ es inestable y descompone para dar $\mathrm{CO_2}$ y $\mathrm{H_2O}$, calcule el volumen de $\mathrm{CO_2(g)}$, a 25ºC y presión atmosférica, que se formará en la reacción de una pastilla que contiene 500 mg de $\mathrm{NaHCO_3}$, con HCl en exceso. (0,70 p)
c) El anión $\mathrm{HCO_3^-}$ es anfótero, lo que significa que puede actuar como un ácido ($K_a = 4{,}7\cdot 10^{-11}$) y como una base ($K_b = 2{,}5\cdot 10^{-8}$). Escriba sus reacciones de hidrólisis ácida y básica y, sin necesidad de hacer cálculos, explique si, como resultado de ambas reacciones, una disolución de $\mathrm{HCO_3^-}$ será neutra, ácida o básica. (0,60 p)
d) Nombre los compuestos $\mathrm{NaHCO_3}$, HCl y $\mathrm{H_2CO_3}$. (0,45 p)

$\textbf{a) Escriba la reacción de neutralización que tiene lugar entre estos dos compuestos. (0{,}25 p)}$

El hidrogenocarbonato es una base y el ácido clorhídrico le cede un protón:

$\mathrm{NaHCO_3(ac)} + \mathrm{HCl(ac)} \rightarrow \mathrm{NaCl(ac)} + \mathrm{H_2CO_3(ac)}$

Y como el ácido carbónico es inestable, se descompone de inmediato, de modo que la reacción global que se observa es:

$\mathrm{NaHCO_3(ac)} + \mathrm{HCl(ac)} \rightarrow \mathrm{NaCl(ac)} + \mathrm{CO_2(g)} + \mathrm{H_2O(l)}$

$\textbf{b) Calcule el volumen de CO}_2\textbf{(g), a 25 ºC y presión atmosférica, que se formará en la reacción de una pastilla que contiene 500 mg de NaHCO}_3\textbf{, con HCl en exceso. (0{,}70 p)}$

Que el HCl esté en exceso significa que el reactivo limitante es el hidrogenocarbonato, así que todo él reacciona. Con $M(\mathrm{NaHCO_3}) = 23 + 1 + 12 + 3 \cdot 16 = 84$ g/mol:

$n(\mathrm{NaHCO_3}) = \frac{0{,}500}{84} = 5{,}95 \cdot 10^{-3} \text{ mol}$

La estequiometría es de uno a uno, luego se forma la misma cantidad de dióxido de carbono:

$n(\mathrm{CO_2}) = 5{,}95 \cdot 10^{-3} \text{ mol}$

Con la ecuación de los gases ideales, a $T = 25 + 273 = 298$ K y $P = 1$ atm:

$V = \frac{n\,R\,T}{P} = \frac{5{,}95 \cdot 10^{-3} \cdot 0{,}082 \cdot 298}{1}$

$V(\mathrm{CO_2}) = 0{,}145 \text{ L} = 145 \text{ mL}$

Una sola pastilla desprende, por tanto, unos 145 mL de gas.

$\textbf{c) Escriba las reacciones de hidrólisis ácida y básica del HCO}_3^-\textbf{ y explique si una disolución de HCO}_3^-\textbf{ será neutra, ácida o básica. (0{,}60 p)}$

Que el anión sea anfótero significa que puede ceder un protón y también captarlo, de modo que en disolución compiten dos equilibrios.

Como ácido, cede su protón y se convierte en carbonato:

$\mathrm{HCO_3^-} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{CO_3^{2-}} + \mathrm{H_3O^+} \qquad K_a = 4{,}7 \cdot 10^{-11}$

Como base, capta un protón del agua y regenera el ácido carbónico:

$\mathrm{HCO_3^-} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{H_2CO_3} + \mathrm{OH^-} \qquad K_b = 2{,}5 \cdot 10^{-8}$

No hace falta calcular nada: basta comparar las dos constantes. Como $K_b > K_a$, y por bastante —unas quinientas veces—, el segundo equilibrio está mucho más desplazado que el primero y se generan más hidroxilos que protones.

La disolución de hidrogenocarbonato es, por tanto, $\textbf{básica}$, que es justamente lo que se busca en un antiácido.

$\textbf{d) Nombre los compuestos NaHCO}_3\textbf{, HCl y H}_2\textbf{CO}_3\textbf{. (0{,}45 p)}$

$\mathrm{NaHCO_3}$ — hidrogenocarbonato de sodio, conocido también como bicarbonato de sodio.

$\mathrm{HCl}$ — cloruro de hidrógeno; en disolución acuosa, ácido clorhídrico.

$\mathrm{H_2CO_3}$ — ácido carbónico.