Ejercicio B.5 · Química PAU Madrid Modelo 2024

Tema: Equilibrio químico · Del examen Modelo (2024)

Enunciado

B.5 Se preparan disoluciones acuosas de igual concentración de los siguientes compuestos a 25 ∘C25\,^\circ\mathrm{C}: ácido metanoico, cloruro de potasio, cianuro de sodio y nitrato de amonio.

Datos

Ka (aˊcido cianhıˊdrico)=10−11K_a\text{ (ácido cianhídrico)} = 10^{-11}; Kb (amoniaco)=10−5K_b\text{ (amoniaco)} = 10^{-5}; Ka (aˊcido metanoico)=10−4K_a\text{ (ácido metanoico)} = 10^{-4}.

a)

(0,75 puntos) Sin hacer cálculo, justifique el carácter ácido, básico o neutro de cada una. Escriba las reacciones de ionización para cada uno de ellos, y las de hidrólisis del ion que lo requiera.

b)

(0,5 puntos) Haciendo uso de los datos de las constantes de acidez y basicidad, justifique cuál es la disolución más ácida y la más básica, y escriba la reacción que se produce al mezclar ambas.

c)

(0,75 puntos) Calcule el pH de una disolución 0,125 M0{,}125\text{ M} de ácido metanoico.

Enunciado: Ejercicio B.5 · Química PAU Madrid Modelo 2024

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) (0,75 punto) Sin hacer cálculo, justifique el carácter ácido, básico o neutro de cada una. Escriba las reacciones de ionización para cada uno de ellos, y las de hidrólisis del ion que lo requiera.

Solución: Ácido metanoico: ácido (ioniza produciendo H3O+). Cloruro de potasio: neutro (ningún ion se hidroliza). Cianuro de sodio: básico (el CN- se hidroliza generando OH-). Nitrato de amonio: ácido (el NH4+ se hidroliza generando H3O+).

b) Disolución más ácida:

Solución: Ácido metanoico / HCOOH

b) Disolución más básica:

Solución: Cianuro de sodio / NaCN

b) Reacción que se produce al mezclar ambas:

Solución: HCOOH + CN⁻ ⇌ HCOO⁻ + HCN / HCOOH + NaCN ⇌ HCOONa + HCN

b) Justificación del apartado b con el uso de las constantes:

Solución: Ka(HCOOH) = 10⁻⁴ > Ka(NH4⁺) = 10⁻⁹, por lo que HCOOH es más ácida. NaCN es la única básica con Kb(CN⁻) = 10⁻³.

c) (0,75 puntos) Calcule el pH de una disolución 0,125 M de ácido metanoico.

Solución: 2,45 / 2.45

c) Desarrollo del cálculo del equilibrio:

Solución: Ka = x² / (0,125 - x) = 10⁻⁴ => x = [H3O+] = 0,0035 M => pH = 2,45

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