Ejercicio resuelto de Teoría Brönsted-Lowry · Química · 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: $K_b({\text{NH}}_3)=\mathrm{1,8}\cdot {10}^{-5}$; $K_a(\text{HClO})=\mathrm{3,0}\cdot {10}^{-8}$.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{reacciones}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lisis.}}\mathbf{\text{[1,0}}\mathbf{\text{punto]}}$

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.

$\mathbf{\text{1)}}\mathbf{\text{Dicloruro}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{calcio}}$. El $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ procede del hidróxido de calcio, base fuerte, y el $\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$ del ácido clorhídrico, ácido fuerte. Ninguno se hidroliza:

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2\to \mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}+2\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}\text{(no hay hidr}\acute{\text{o}}\text{lisis)}$

$\mathbf{\text{2)}}\mathbf{\text{Perclorato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{potasio}}$. Mismo caso: el ${\mathrm{K}}^{+}$ viene de una base fuerte y el $\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_4^{-}$ del ácido perclórico, que es de los más fuertes que existen:

$\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_4\to {\mathrm{K}}^{+}+\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_4^{-}\text{(no hay hidr}\acute{\text{o}}\text{lisis)}$

$\mathbf{\text{3)}}\mathbf{\text{Yoduro}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{amonio}}$. El $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}$ 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:

$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4\mathrm{I}\to \mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+{\mathrm{I}}^{-}$

$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$

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

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}\to \mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}+\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}^{-}$

$\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{car}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cter}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido,}}\mathbf{\text{neutro}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{b}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{sico}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{resultante.}}\mathbf{\text{[1,0}}\mathbf{\text{punto]}}$

Sal	Carácter de la disolución $\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2$	neutra: ningún ion se hidroliza $\mathrm{K}\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_4$	neutra: ningún ion se hidroliza $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4\mathrm{I}$	ácida: la hidrólisis del catión produce ${\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$ $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}$	básica: la hidrólisis del anión produce $\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$

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:

$K_a(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+})=\frac{K_w}{K_b(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3)}=\frac{{10}^{-14}}{\mathrm{1,8}\cdot {10}^{-5}}=\mathrm{5,6}\cdot {10}^{-10}$

$K_b(\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}^{-})=\frac{K_w}{K_a(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O})}=\frac{{10}^{-14}}{\mathrm{3,0}\cdot {10}^{-8}}=\mathrm{3,3}\cdot {10}^{-7}$

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.