Ejercicio resuelto de Ácido-Base · Química · Extremadura · 2023

Para las siguientes sales: 1) $\text{CaCl}_2$; 2) $\text{KClO}_4$; 3) $\text{NH}_4\text{I}$; 4) $\text{NaClO}$.

a) Escriba las reacciones de hidrólisis. [1,0 punto]

b) Indique el carácter ácido, neutro o básico de la disolución resultante. [1,0 punto]

Datos: $K_b(\text{NH}_3) = 1{,}8\cdot10^{-5}$; $K_a(\text{HClO}) = 3{,}0\cdot10^{-8}$.

$\textbf{a) Escriba las reacciones de hidrólisis. [1,0 punto]}$

Las cuatro sales se disocian por completo en agua. Lo que decide el carácter de la disolución es qué hacen después los iones resultantes: solo se hidroliza el que procede de un ácido débil o de una base débil. Los conjugados de ácidos y bases fuertes son tan malos aceptores o donadores de protones que no reaccionan con el agua.

$\textbf{1) Dicloruro de calcio}$. El $\mathrm{Ca^{2+}}$ procede del hidróxido de calcio, base fuerte, y el $\mathrm{Cl^-}$ del ácido clorhídrico, ácido fuerte. Ninguno se hidroliza:

$\mathrm{CaCl_2} \rightarrow \mathrm{Ca^{2+}} + 2\,\mathrm{Cl^-} \qquad \text{(no hay hidrólisis)}$

$\textbf{2) Perclorato de potasio}$. Mismo caso: el $\mathrm{K^+}$ viene de una base fuerte y el $\mathrm{ClO_4^-}$ del ácido perclórico, que es de los más fuertes que existen:

$\mathrm{KClO_4} \rightarrow \mathrm{K^+} + \mathrm{ClO_4^-} \qquad \text{(no hay hidrólisis)}$

$\textbf{3) Yoduro de amonio}$. El $\mathrm{NH_4^+}$ es el ácido conjugado del amoníaco, base débil, y sí se hidroliza cediendo un protón. El $\mathrm{I^-}$ procede del yoduro de hidrógeno, ácido fuerte, y no reacciona:

$\mathrm{NH_4I} \rightarrow \mathrm{NH_4^+} + \mathrm{I^-}$

$\mathrm{NH_4^+} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{NH_3} + \mathrm{H_3O^+}$

$\textbf{4) Hipoclorito de sodio}$. El $\mathrm{ClO^-}$ es la base conjugada del ácido hipocloroso, que es débil, así que capta un protón del agua:

$\mathrm{NaClO} \rightarrow \mathrm{Na^+} + \mathrm{ClO^-}$

$\mathrm{ClO^-} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{HClO} + \mathrm{OH^-}$

$\textbf{b) Indique el carácter ácido, neutro o básico de la disolución resultante. [1,0 punto]}$

Sal	Carácter de la disolución $\mathrm{CaCl_2}$	neutra: ningún ion se hidroliza $\mathrm{KClO_4}$	neutra: ningún ion se hidroliza $\mathrm{NH_4I}$	ácida: la hidrólisis del catión produce $\mathrm{H_3O^+}$ $\mathrm{NaClO}$	básica: la hidrólisis del anión produce $\mathrm{OH^-}$

Los datos permiten cuantificar cuán suaves son esos efectos. La constante de hidrólisis de un ion se obtiene de la del ácido o base de la que procede:

$K_a(\mathrm{NH_4^+}) = \frac{K_w}{K_b(\mathrm{NH_3})} = \frac{10^{-14}}{1{,}8\cdot10^{-5}} = 5{,}6\cdot10^{-10}$

$K_b(\mathrm{ClO^-}) = \frac{K_w}{K_a(\mathrm{HClO})} = \frac{10^{-14}}{3{,}0\cdot10^{-8}} = 3{,}3\cdot10^{-7}$

Las dos son muy pequeñas, de modo que la desviación respecto de pH 7 es moderada. Y la comparación entre ambas ilustra la regla general: como el hipocloroso es un ácido mucho más débil que el amonio, su base conjugada es bastante más fuerte, y el hipoclorito de sodio se aparta del pH neutro más que el yoduro de amonio.