Calcule el pH en el punto de equivalencia cuando 25ml de NH3 0,100M se valoran mediante una disolución de HCL 0,100M
- Calcule el pH en el punto de equivalencia cuando 25ml de NH3 0,100M se valoran mediante una disolución de HCL 0,100M
NH3(ac)+HCL(ac)-------NH4 CL(ac)
2. Calcule el pH de cada una de las siguientes disoluciones
a. 2,8x10-4 M (BaOH)2
b. 5,2x10 -4 M NHO3
3. El ácido sulfúrico concentrado que se utiliza en el laboratorio es H2 SO4 al 98% en masa. Calcule la modalidad y la molaridad de la disolución La densidad de la solución en 1,83g/ml.
4. Calcule la concentración de iones hidrógenos, en mol/L para cada una de las siguientes disoluciones
- Una disolución cuyo pH es 5,2
- Una disolución cuyo pH es 16
- Una disolución de hidrogeno es 3,7 X10-9
- Un mecanismo rápido y que ha sido propuesto para la formación del ácido nítrico en la eliminación de los óxidos de nitrógeno provenientes de algunos procesos de combustión, incluye una reacción entre el dióxido de nitrógeno (NO2) y el ozono atmosférico (O3) que genera el compuesto intermedio óxido de nitrógeno (N2O5). Este último se disuelve en agua para dar HNO3. Lasecuaciones que representan esta secuencia propuesta son:
2NO 2(g) +O3(g)------N2 O5 (g)+O 2(g)
N2O5(g)+H2O(L)----2HNO 3(L)
Calcule entonces para el proceso:
a. El calor liberado o absorbido por cada una de las reacciones a temperatura ambiente.
b. Serán reacciones espontáneas o temperatura ambiente
c. ¿Cómo será el cambio de entropía para cada una de las reacciones a temperatura ambiente?
d. Si se mantiene AH RZN y AS RXN constante, ¿Cómo será la variación de la energía libre de Gibbs en las reacciones, para un rango de temperatura de 250°C a 500°C, en intervalos de 50°C?, ¿Se afectara la espontaneidad de las reacciones?.
1 Respuesta
1.
[El símbolo del cloro es Cl, no CL]
NH3(ac) + HCl(ac) -------> NH4 Cl(ac)
En el punto de equivalencia la neutralización es completa, lo que implica que reaccionaron tantos moles de NH3 como de HCl, pues la estequiometría indica que reaccionan mol a mol.
Teniendo en cuenta que mol/L = mmol/mL, el número de milimoles de NH3 que reaccionó es
número de milimoles de NH3 = 25 mL · 0,100 mmol/mL = 2,5 mmol
Como el número de milimoles de HCl ha de ser también 2,5, el volumen de HCl añadido vale
V = 2,5 mmol / 0,100 mmol/mL = 25 mL
Por estequiometría, se habrán formado tantos milimoles de NH4Cl como los que reaccionaron de NH3, es decir, 2,5 mmol.
En este momento tenemos en la disolución: 0 mmol de NH3 (en principio), 0 mmol de HCl y 2,5 mmol de NH4Cl, que por ser una sal, está totalmente disociado en iones Cl(-) y NH4(+).
Por tanto, habrá 2,5 mmol de Cl(-) y 2,5 mmol de NH4(+). Al ion Cl(-) no le ocurre nada, por ser la base conjugada de un ácido fuerte (el HCl). Pero el catión NH4(+) es el ácido conjugado de una base débil (el NH3), por lo que se disocia en parte (hidrólisis) según la reacción de equilibrio
NH4(+) + H2O <---> NH3 + H3O(+)
Para el cálculo de las concentraciones en el equilibrio deberemos tener en cuenta que el volumen de disolución vale 25 + 25 = 50 mL, y además consultaremos el valor de Ka del NH4(+), que resulta ser 5,7·10^(-10)-
Inicialmente hay 2,5 mL de NH4(+) en 50 mL de disolución, así que [NH4+] = 2,5 mmol / 50 mL = 0,05 M. Las concentraciones iniciales de NH3 y de H3O+ son 0 (prescindiendo de los escasos H3O+ procedentes de la ionización del H2O). Si suponemos que reaccionan x mmol/L de NH4+, se tienen que formar x mmol/L de NH3 y x mmol/L de H3O+. En el equilibrio quedarán
[NH4+] = 0,05 - x
[NH3] = 0 + x
[H3O+] = 0 + x
Entonces
Ka = 5,7·10^(-10) = x·x / (0,05-x)
Para resolver la ecuación podemos despreciar x frente a 0,05 ya que el valor de Ka es muy pequeño. Con ello, calculamos x fácilmente:
x = [H3O+] = 5,3 · 10 ^(-6) M
pH = - log [H3O+] = 5,28
Como era de esperar, el pH resulta ser ligeramente ácido, como corresponde a la disolución de una sal procedente de base débil y ácido fuerte, como es el NH4Cl.
2.
a) En disolución se disocia totalmente originando iones OH-
Ba(OH)2 ----> Ba(2+) + 2 OH(-)
Como se ve, la concentración de OH- ha de ser doble que la concentración inicial del hidróxido de bario.
[OH-] = 2 · 2,28 · 10^(-4) = 5,6 · 10^(-4) M
pOH = - log 5,6 · 10^(-4) = 3,25
pH = 14 - pOH = 10,75
b) Entiendo que te refieres al ácido nítrico HNO3, que se disocia totalmente en agua:
HNO3 ---> NO3(-) + H(+)
Por lo que la concentración de H+ ha de ser la misma que inicialmente tenía el HNO3
[H+] = 5,2 · 10^(-4) M
pH = - log 5,2 · 10^-4 = 3,28
3.
Supongamos que tenemos 100 g de disolución. El porcentaje indica que en los 100 g hay 98 g de soluto, que es el H2SO4 puro. El resto, 2 g (0,002 kg), es H2O.
El número de moles de H2SO4 (masa molar = 98 g/mol) que hay en los 100 g de disolución es
n(H2SO4) = 98 g / (98 g/mol) = 1 mol de H2SO4
a) La molalidad es
m = moles de soluto / kg de disolvente = 1 mol / 0,002 kg = 500 mol/kg
b) Volumen de los 100 g de disolución = 100 g / (1,83 g/mL) = 54,6 mL = 0,0546 L
M = moles de soluto / litros de disolución = 1 mol / 0,0546 L = 18,3 mol/L
4.
a) pH = 5,2 ----> [H+] = antilog (-5,2) = 6,3 · 10^(-6) M
b) La escala de pH se construyó para disoluciones diluidas y va de 0 a 14, lo cual corresponde a un máximo de [H+] de valor 1 M (pH = 0 ---> pOH = 14) y a un máximo de [OH-] de valor 1 M (pOH = 0 ---> pH = 14). En el centro de la escala está la neutralidad (pH = pOH = 7), en la que [H+] = [OH-] = 10^(-7) M. Un pH = 16 implicaría un pOH = -2, lo que correspondería a una disolución básica cuya [OH-] = 100 M.
c) ¿Disolución de hidrógeno? ¡! La pregunta está mal escrita. Si quieres decir qué pH tiene una disolución que contenga iones H+ con una concentración de 6,3·10^(-6) M, entonces
pH = - log (6,3·10^(-6)) = 5,2
¡Gracias!
Para el quinto ejercicio te indico lo que has de hacer.
a) Mira en las tablas correspondientes las entalpías de formación y las entropías (éstas te harán falta después) de todas las sustancias que intervienen en cada reacción. La entalpía de formación de los elementos es 0 (pero no la del ozono). Las entropías son todas distintas de 0. ¡Ojo! Pueden dártelas en joules por mol y kelvin, pero las entalpías en Kjoules por mol, así que debes multiplicarlas por 1000.
Para calcular el calor de una reacción debes sumar las entalpías de formación de los productos, multiplicadas por sus respectivos coeficientes estequiométricos, y restarle la suma de las entalpías de los reactivos multiplicadas también por sus respectivos coeficientes estequiométricos. Si esta resta te da positiva, el calor es absorbido; si te da negativa, el calor es desprendido.
b) Y c) Haz lo mismo con las entropías para calcular la variación de entropía de cada reacción. Luego calculas la variación de la energía libre de Gibbs para cada reacción mediante
Delta G = Delta H - T•Delta S
T es la temperatura ambiente, 298 K.
Si Delta G es positivo la reacción no es espontánea, si es negativo sí es espontánea.
d) Haz lo mismo para cada temperatura de 50 en 50 K y observa cómo va variando Delta G y la espontaneidad.
