En una disolución acuosa de ácido benzoico, C6H5COOH, 0,05 M está ionizado un 3,49%. Calcula:
a) La constante de ionización en agua de dicho ácido.
b) El pH de la disolución que se obtiene al diluir, con agua, 3 mL del ácido 0,05 M hasta un volumen de 10 mL.
c) El volumen de KOH 0,1 M necesario para neutralizar 20 mL del ácido 0,05 M.
Solución:
Datos: [C6H5COOH]0 = 0,05 M; α = 0,0349
a) Reacción de ionización del ácido:
C6H5COOH (aq) ⟺ C6H5COO– (aq) + H+ (aq)
Constante de ionización:
Ka = [C6H5COO–]·[H+]/[C6H5COOH]
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[C6H5COOH] |
[C6H5COO–] |
[H+] |
|
Concentración inicial |
0,05 |
0 |
0 |
|
Concentración que se ioniza |
0,05·0,0349 = 0,001745 |
– |
– |
|
Concentración ionizada |
– |
0,001745 |
0,001745 |
|
Concentración en el equilibrio |
0,05 – 0,001745 = 0,048255 |
0,001745 |
0,001745 |
Ka = 0,0017452/0,048255 = 6,31·10–5
b) Datos: V([C6H5COOH) = 3 mL; [C6H5COOH] = 0,05 M; V(disolución) = 10 mL
pH = –log [H+]
Moles de ácido benzoico que hay en 3 mL:
3 mL·(0,05 moles/1000 mL) = 1,5·10–4 moles
Concentración del ácido benzoico en la disolución final:
[C6H5COOH] = 1,5·10–4 moles/[10 mL·(L/1000 mL)] = 0,015 M
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[C6H5COOH] |
[C6H5COO–] |
[H+] |
|
Concentración inicial |
0,015 |
0 |
0 |
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Concentración que se ioniza |
x |
– |
– |
|
Concentración ionizada |
– |
x |
x |
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Concentración en el equilibrio |
0,015 – x |
x |
x |
Ka = x2/(0,015 – x) = 6,31·10–5
Como la constante es tan pequeña podemos suponer que 0,015 – x ≈ 0,015 y de esta forma se facilitan los cálculos.
x2 = 0,015·6,31·10–5 = 9,465·10–7
[H+] = 9,73·10–4
pH = –log 9,73·10–4 = 3,01
c) Dato: [KOH] = 0,1 M; V(C6H5COOH) = 20 mL; [C6H5COOH] = 0,05 M .
Reacción de neutralización:
C6H5COOH + KOH → C6H5COOK + H2O
Según la reacción química se necesita un mol hidróxido por cada mol de ácido.
Moles de ácido:
0,20 mL·(0,05 mol/1000 mL) = 1·10–5 moles
Los moles de hidróxido que reaccionan serán los mismos que los del ácido es decir, 1·10–5 moles.
Volumen de KOH:
1·10–5 moles·(1000 mL/0,1 mol) = 0,1 mL
