Ejercicio resuelto de pH · Química · Andalucía · 2023

Justifique si el valor de pH aumenta o disminuye cuando:

a) Se añade ${\text{CH}}_3\text{COONa}$ a una disolución de ${\text{CH}}_3\text{COOH}$. [0,5 puntos]

b) Se añade $\text{HCl}$ a una disolución de $\text{NaCl}$. [0,5 puntos]

c) Se añaden 10 mL de $\text{KOH}$ 0,1 M a 20 mL de disolución 0,1 M de ${\text{HNO}}_3$. [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Se}}\mathbf{\text{a}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{ade}}\mathbf{\text{CH₃COONa}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{CH₃COOH.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El ácido acético está parcialmente disociado, en equilibrio:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}{\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$

La sal es soluble y se disocia del todo, así que aporta acetato, que es uno de los productos de ese equilibrio. Por efecto del ion común el sistema se desplaza hacia la izquierda y la concentración de protones baja.

El pH aumenta. Es justo el fundamento de una disolución reguladora: mezclar un ácido débil con su base conjugada.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Se}}\mathbf{\text{a}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{ade}}\mathbf{\text{HCl}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{NaCl.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El cloruro de sodio procede de un ácido fuerte y una base fuerte, así que ninguno de sus iones se hidroliza: su disolución es neutra, con pH 7.

Al añadir clorhídrico, que es un ácido fuerte, se aportan protones que nada consume:

$\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}+\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$

El pH disminuye. El cloruro que ya había no ejerce ningún efecto tampón, porque es la base conjugada de un ácido fuerte y no tiene ninguna tendencia a recuperar el protón.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Se}}\mathbf{\text{a}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{aden}}\mathbf{\text{10}}\mathbf{\text{mL}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{KOH}}\mathbf{\text{0,1}}\mathbf{\text{M}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{20}}\mathbf{\text{mL}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0,1}}\mathbf{\text{M}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{HNO₃.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Se cuentan los moles de cada uno:

$n(\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-})=\mathrm{0,010}\cdot \mathrm{0,1}=\mathrm{1,0}\cdot {10}^{-3}\text{ mol}$

$n({\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+})=\mathrm{0,020}\cdot \mathrm{0,1}=\mathrm{2,0}\cdot {10}^{-3}\text{ mol}$

La base neutraliza la mitad del ácido y sobra la otra mitad, repartida ahora en 30 mL:

$[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}]=\frac{\mathrm{1,0}\cdot {10}^{-3}}{\mathrm{0,030}}=\mathrm{3,3}\cdot {10}^{-2}\text{ mol/L}\Rightarrow \mathrm{p}\mathrm{H}=\mathrm{1,48}$

El pH aumenta, de 1 a 1,48. La disolución sigue siendo ácida, porque el nítrico estaba en exceso, pero lo es menos que antes: se ha consumido ácido y además se ha diluido.