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1. Se prepara una disolución de ácido acético disolviendo 15 g de ácido en agua hasta un volumen de 500 ml, calcular:
a)¿Cuántos gramos de acetato sódico será necesario añadir a la disolución anterior para que el pH sea 5?
b)Se incorporan 1'7 g de AgNO₃ a la disolución inicial de ácido acético y la cantidad necesaria de HCl (gas) para que reaccione toda la plata formando AgCl.¿Precipitará? ¿Cuál será el pH de la disolución en esas condiciones?
Datos: M(ácido acético)=60g/mol; M(acetato sódico)=82 g/mol; K_a(ácido acético)=1'8.10^-5; M(AgNO₃)=170 g/mol; K_s(AgCl)=1'6.10^-10



2. Se dispone de 500 ml de una disolución 0'1 M de NH₃.Calcular el pH cuando se le añade:
a)500ml de una disolución HCl 0'1 M
b) 250ml de una disolución HCl 0'1 M
C)Calcular los gramos de FeCl₂ que debe añadirse a la disolución resultante en el apartado b para que precipite Fe(OH)₂
Datos: K_s(Fe(OH)₂)=1'6.10^-10; K_b(NH₃)=1'8.10^-5; M(FeCl₂)=127 g/mol


(el apartado a hay una parecido lo he intentado pero no me sale la respuesta que me dan)


Gracias!

1. La molaridad del acético es

M = (15 / 60) mol / 0.5 L = 0.5 mol/L

a) Se establece el equilibrio siguiente

AcH + H₂O   ⇔   Ac^- + H₃O⁺

Al añadir AcNa, que se disocia completamente en disolución, el equilibrio se desplaza a la izquierda por el aumento de la concentración de Ac^- (Le Chatelier), haciendo que el AcH, ya poco disociado por ser un ácido débil, todavía lo esté menos al añadir el acetato; esto significa que la concentración de AcH sin disociar permanece prácticamente en su valor inicial 0.5 mol/L. Por otra parte, la concentración de H₃O⁺  es 10^-5 mol/L si el pH tiene que valer 5. Por último, la concentración de iones Ac^-, desconocida, es lo que nos preguntan.

AcH + H2O   ⇔   Ac^- + H₃O⁺
0.5                     x      10^-5

1.8 * 10^-5 = (x * 10^-5) / 0.5

x = 0.9 mol/L

La masa de acetato será, pues,

m = 0.9 mol/L * 0.5 L * 82 g/mol = 36.9 g

b) El producto de solubilidad del AgCl es

Kps = [Ag⁺] * [Cl^-] = 1.6 * 10^-10

Al añadir iones Ag⁺ e iones Cl^- a la disolución, precipitarán como AgCl si el producto de sus concentraciones rebasa el producto de solubilidad del AgCl.

La concentración de Ag⁺ (que es igual a la concentración de AgNO₃ por estar este completamente disociado) vale

M = (1.7 / 170) / 0.5 = 0.02 mol/L

ya que se han añadido (1.7 g / 170 g/mol) = 0.01 mol de AgNO₃

La concentración de Cl^-, ya que lo añadimos en cantidad estequiométrica para que reaccione toda la plata, tiene que ser la misma, 0.02 mol/L, después de haber añadido los mismos moles (0.01) de HCl.

Por tanto, al ser el producto 0.02 * 0.02 = 4 * 10^-4 muy superior al valor de Kps, precipitará el AgCl.

Como hemos añadido HCl hasta que su concentración fuera 0.02 M, habrán quedado en disolución iones H₃O⁺ en concentración 0.02 M. El nuevo pH será, pues,

pH = - log [H₃O⁺] = - log 0.02 = 1.7

Para el cálculo de este pH no se tiene en cuenta la presencia del acético, puesto que prácticamente no aporta iones a la disolución en comparación con el HCl.

En otro rato haré el segundo.

Saludos

a) Cuando se añaden 500 mL de disolución de HCl 0.1 M (0.05 mol) a 500 mL de disolución de NH₃ 0.1 M (0.05 mol), la reacción es estequiométricamente completa:

HCl + NH₃   →   NH₄Cl

formándose como producto 0.05 mol de cloruro amónico en (0.5 + 0.5) = 1 L de disolución. Por ser una sal, estará completamente disociada en iones, habiendo por tanto en la disolución 0.05 mol de iones NH₄⁺; la concentración de estos iones es, entonces, 0.05 / (0.5 + 0.5) = 0.05 mol/L.

Como el NH₄⁺ es un ácido débil, se disocia parcialmente hasta alcanzar el equilibrio, y las concentraciones de cada una de las especies químicas vienen dadas por

 NH₄⁺ + H₂O   ⇔   NH₃ + H₃O⁺
0.05 – x                 x         x

Ka = 10^-14 / 1.8 * 10^-5 = 5.56 * 10^-10 = x² / (0.05 – x) ≈ x² / 0.05

x = [H₃O⁺] = 5.27 * 10^-6 mol/L, siendo el pH

pH = 5.3

b) En este caso reaccionan 0.1 mol/L * 0.25 L = 0.025 mol de HCl con los correspondientes 0.025 mol de NH₃ (ya que la reacción transcurre mol a mol), formándose 0.025 mol de NH₄Cl en 0.5 + 0.25 = 0.75 L de disolución (0.033 M en NH₄⁺), y quedando en la disolución 0.025 mol de NH₃ sin reaccionar (0.033 M). Como tenemos en la disolución un par ácido / base conjugado (NH₄⁺ / NH₃) en concentraciones relativamente altas, se trata de una disolución reguladora; las expresiones para las concentraciones serán

    NH₄⁺ + H₂O   ⇔   NH₃   +   H₃O⁺
0.033 - x             0.033 + x     x

en las que, como siempre, podremos despreciar x como sumando por ser mucho menor que 0.033, así que, al ser iguales las concentraciones de amonio y amoniaco (Henderson-Hasselbach),

pH = pKa = - log 5.56 * 10^-10 = 9.25

pOH = 14 – 9.25 = 4.75

[OH^-] = 1.78 * 10^-5 mol/L

c) Al añadir FeCl₂ aparecen en la disolución, junto a los iones OH^- existentes, iones Fe²⁺, que forman con ellos el hidróxido poco soluble Fe(OH)₂. Este comenzará a precipitar en cuanto el producto [Fe²⁺] * [OH^-]² rebase el valor de Kps.

Fe(OH)₂ (sól)   ⇔   Fe²⁺ (aq) + 2 OH^- (aq)

La expresión del producto de solubilidad es

Kps = [Fe²⁺] * [OH^-]²

y, teniendo en cuenta el valor de [OH^-] calculado antes

1.6 * 10^-10 = [Fe²⁺] * (1.78 * 10^-5)2

[Fe²⁺] = 0.50 mol/L = [FeCl₂]

El número de moles de FeCl₂ que podemos, pues, añadir antes de que comience a precipitar el hidróxido es

0.50 mol/L * 0.75 L = 0.375 mol de FeCl₂

que tienen una masa de

m = 0.375 mol * 127 g/mol = 47.6 g

Saludos

muchas gracias!!!
una pregunta más, por qué en el apartado 1.a. no se podría considerar como una disolución tampón??? (lo estaba planteando así), y al final no habría que multiplicar los 0'9 mol/l*0'5L para ver el número de moles?? Gracias!

Pues tienes toda la razón; se me había pasado calcular previamente los moles, ya que 0.9 es la concentración en mol/L. Queda corregido. Gracias.

En cuanto a que es una disolución reguladora, por supuesto que sí, pero no veo en qué puede afectar a la solución del ejercicio.

Saludos