Question

CUESTIÓN 2A.- Las siguientes afirmaciones son todas falsas. Reescríbelas para que sean correctas,
justificando los cambios realizados:
a) Una disolución acuosa 0,01 M de ácido nítrico tiene pH = 4.
b) Un ácido muy débil (Ka
< 10–8) en disolución acuosa da lugar a un pH ligeramente superior
a 7.
c) El valor de la constante de basicidad de la piridina (Kb = 1,6 · 10–9) es 4 veces el de la
anilina (Kb = 4 · 10–10) y, a igualdad de concentraciones, su grado de disociación es 4 veces
mayor.
d) Para aumentar una unidad el pH de una disolución acuosa de NaOH es necesario duplicar su
concentración.


Prueba de Selectividad para la Comunidad de Madrid, Convocatoria Septiembre 2011, QUIMICA

Answer 1

CUESTIÓN 2A.- Las siguientes afirmaciones son todas falsas. Reescríbelas para que sean correctas, justificando los cambios realizados:

a) Una disolución acuosa 0,01 M de ácido nítrico tiene pH = 4.

Una disolución acuosa de ácido nítrico de concentración 0,01 M tiene un pH = 2. 

Efectivamente, el pH de una disolución es pH = −log [H3O⁺], y como el ácido nítrico es muy fuerte y esta ionizado, la concentración de los iones oxonios (protones hidratados) es la de la disolución, 0,01 M, por lo que:

pH = – log 0,01 = 2. 

También se hace correcta la afirmación diciendo que, una disolución acuosa de ácido nítrico cuya concentración es de: 10⁻⁴ M tiene un pH = 4. 

Ahora sería: pH = – log 10⁻⁴ = 4.

b) Un ácido muy débil (Ka < 10⁻⁸) en disolución acuosa da lugar a un pH ligeramente superior a 7.

La ionización del ácido es: 

HA (ac) + H₂O (l)  A⁻ (ac) + H₃O⁺ , 

Y siempre se genera iones oxonios (protones hidratados) por muy pequeño que sea el valor de Ka , o lo que es lo mismo, por débil que sea el ácido. 

Luego, siempre será el pH < 7, siendo la afirmación real: Una disolución acuosa de un ácido, aunque sea muy débil, produce siempre un pH < 7

c) El valor de la constante de basicidad de la piridina (Kb = 1,6 · 10⁻⁹) es 4 veces el de la anilina (Kb = 4 · 10⁻¹⁰) y, a igualdad de concentraciones, su grado de disociación es 4 veces mayor.

La ecuación de ionización de una base es:

B (ac) + H₂O (l)  BH + (ac) + OH⁻ (ac),

Siendo α el grado de disociación, su valor se obtiene despreciando α frente a 1 en el denominador de la expresión de Kb, despejándola y operando. En efecto, las concentraciones de las distintas especies en el equilibrio de ionización de la base, siendo Co su concentración inicial, son:

                                                       B (ac) + H₂O (l)  BH⁺ (ac) + OH⁻ (ac),

Concentración

en el equilibrio:                        Co · (1 – α)               Co · α       Co · α

que llevadas a $Kb : Kb = \frac{[BH^{+}].[OH^{-}]}{[B]}= \frac{C^{2}_{o}.a^{2}}{C_{o}.(1-a)}=\ \textgreater \ \alpha = \sqrt{ \frac{K_{b}}{C_{o}}}$

Dividiendo la constante de basicidad de la piridina entre la de la anilina, se comprueba que, en efecto, la constante de basicidad de la piridina es 4 veces superior al de la anilina, y para una misma concentración, al dividir el grado de disociación de la piridina entre el de la anilina, se comprueba que es el doble.

Luego, la afirmación correcta es: El valor de la constante de basicidad de la piridina es 4 veces mayor que el de la anilina y, a igualdad de sus concentraciones, el grado de disociación de la piridina es doble que el de la anilina.

d) Para aumentar una unidad el pH de una disolución acuosa de NaOH es necesario duplicar su concentración. 

El pH de una disolución acuosa de una base, se obtiene despejándolo de la expresión: 

pH + pOH = 14 ⇒ pH = 14 − pOH = 14 + log [OH⁻], 

De donde se deduce que, para que el pH de la disolución acuosa de una base aumente una unidad, ha de aumentar una unidad el log [OH⁻], y ello se produce si [OH⁻] se hace 10 veces mayor. 

Por tanto, “para aumentar una unidad el pH de una disolución acuosa de NaOH hay que hacer 10 veces mayor su concentración”.

Prueba de Selectividad para la Comunidad de Madrid, Convocatoria Septiembre 2011, QUIMICA