H (aq) - salesianos | alicante

Septiembre 2011. Opción A. PROBLEMA 4
El ácido fluorhídrico tiene una constante de acidez Ka= 6,3x10 -4
a) Calcule el volumen de disolución que contiene 2 g de ácido fluorhídrico si el pH de esta es de
2,1. (1 punto)
b) Si los 2 gramos de ácido fluorhídrico estuviesen contenidos en 10 L de disolución, ¿cuál sería
el pH de ésta? (1 punto)
DATOS.- Masas atómicas: H = 1; F = 19; Kw=1,0x10-14.
Al diluir la disolución, el pH se aproximará al del agua pura, en este caso aumentará.
a) Planteamos el esquema habitual de disociación de un ácido débil:
Datos : n inicial (HF)  2 g HF 
1mol HF
 0, 1mol HF;
20 g HF
pHfinal  2, 1; H (aq)  7, 94  10 3 M;
eq
moles
HF(aq)
inicial
cambio
eq
F  (aq)
0,1
-a
0,1 - a
0, 1  a 0, 1 a


V
V V
 H (aq);
0
+a
a
~0
+a
a
a
V
a
7, 94  10 3  7, 94  10 3
H (aq)  7, 94  10 3 M  ; 6, 3  10 4 
;
eq
V
 0, 1
3 

7,
94

10


 V

[eq]
a
V
 0, 1
  7, 94  10  0, 1
 7, 94  10 3  
;
 0, 108; V  0, 926 L;

6, 3  10 4
V
 V

3 2
b) Para resolver este apartado empleamos un planteamiento similar, pero teniendo como
incógnita [H+(aq)]eq:
moles
HF(aq)
inicial
cambio
eq
[eq]
 a 
 
 10 
F  (aq)
0,1
-a
0,1 - a
0, 1  a
a
 0, 01 
10
10
 H (aq);
0
+a
a
~0
+a
a
a
10
a
10
2
a
; Como nos interesa despejar , lo sustituímos por una incógnita auxiliar,
a 
10

 0, 01  
10 

por ejemplo t :6, 3  10 4   0, 01  t   t 2 ; t 2  6, 3  10 4  t  6, 3  10 6  0; t  2, 21  10 3 ;
6, 3  10 4 
H (aq)  2, 21  10 3 M; pH   log(2, 21  10 3 )  2, 66;
eq
El resultado obtenido del pH es coherente con el razonamiento inicial.
Respuesta: El volumen de una disolución que contiene 2 g de ácido fluorhídrico y cuyo pH es
2,1 corresponde con 0,926 L, y el pH de una disolución de 10 L que contiene la misma cantidad
de HF(aq) es de 2,66.
Junio 2009 BLOQUE 4 PROBLEMA 4A
a) Calcule el grado de disociación (%) de una disolución 0,02 M de ácido monoprótico acetilsalicílico
(aspirina). (1 punto)
b) Calcule el grado de disociación (%) del ácido acetilsalicílico en concentración 0,02 M en el jugo
gástrico de un paciente cuyo pH del jugo gástrico es 1,00. (1 punto)
DATOS: Ka (ácido acetilsalicílico) = 3,0·10-4 ; Kw = 1,0·10-14
El grado de disociación se define como el cociente entre la cantidad de sustancia disociada
respecto a la cantidad inicial. Se suele representar por la letra α:

n(disociado)
; Es usual exp resarlo como porcentaje.
n(inicial)
a) Representaremos al ácido acetilsalicílico mediante la fórmula general de un ácido
monoprótico: HA.
El dato que nos ofrece el problema, 0,02 M, se refiere a la concentración de la disolución
del ácido, independientemente de que se encuentre o no disociado, es decir, se refiere a que
en la disolución hay inicialmente 0,02 moles de HA en cada litro, por lo que plantearemos el
esquema habitual para la disociación de un ácido débil:
Si tomamos como referencia un volumen V (L) de disolución: ninicial(HA)=0,02·V; y
designamos por a la cantidad de HA que se disocia hasta alcanzar el equilibrio:
A  (aq)  H (aq);
moles
HA(aq)
inicial
cambio
eq
[eq]
0,02·V
-a
0,02·V - a
0, 02  V  a
a
 0, 02 
V
V
0
+a
a
~0
+a
a
a
V
a
V
a a
   
V
V
a
3, 0  10 4      ; Sustituyendo   por t como incógnita auxiliar, por ejemplo :
a


V
 0, 02  
V

3, 0  10 4   0, 02  t    t  ; t 2  3, 0  10 4  t  6, 0  10 6  0; t  2, 30  10 3 ;
2
a
n disociado
a
2, 30  10 3
V
Como  

; podemos exp resarlo del siguiente mod o :  

 0, 115;
n inicial
0, 02  V
0, 02
0, 02
Que expresado como porcentaje corresponde con 11, 5%.
b) Si esta disolución 0,02 M de ácido acetilsalicílico se encuentra en un medio ácido, como
puede ser el jugo gástrico, la aplicación del Principio de Le Chatelier nos permite deducir que el
equilibrio evolucionará hacia la formación de HA(aq), por lo que el grado de disociación será
menor.
El enunciado indica que el pH del jugo gástrico es 1, por lo tanto [H+(aq)]inicial =10-1 M;
A  (aq)  H (aq);
moles
HA(aq)
inicial
cambio
eq
[eq]
0,02·V
-a
0,02·V - a
0, 02  V  a
a
 0, 02 
V
V
-1
0
+a
a
a
V
10 ·V
+a
-1
10 ·V + a
101  V  a
a
 101  ;
V
V
El resultado obtenido en el apartado a) corresponde con la disociación del ácido en agua
pura, como en este caso se produce en una disolución ácida (pH=1) la disociación será menor
y, por lo tanto: a  2, 30  103 ; con sec uentemente : 101  a  101 ; y,por lo tan to : H (aq)  101 M;
V
V

 eq
a
1
   10
V
a
3, 0  10 4   
; Sustituyendo   por t como incógnita auxiliar, por ejemplo :
a

V
 0, 02  
V

3, 0  10 4   0, 02  t   t  10 1 ; 0, 1003  t  6, 0  10 6  0; t  5, 98  10 5 ;
Este valor cumple la aproximación asumida : 10 1  5, 98  10 5  10 1 ;
a
5, 98  10 5
V
E l grado de disociación será :  

 3  10 3 ;
0, 02
0, 02
Que expresado como porcentaje corresponde con 0, 3%.
Lo que es coherente con el razonamiento planteado al comienzo.
Respuesta: El grado de disociación del ácido acetilsalicílico en una disolución 0,02 M es 11,5%,
y si se produce la disociación en un medio ácido de pH=1, el grado de disociación disminuye
hasta 0,3%.