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Química· Agua

Ejercicios resueltos de ácidos, bases, pH y concentración de soluciones

Actualizado el 4 min de lectura 16 ejercicios resueltos

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Ejercicios de la unidad 2 del curso de química: agua. Cada respuesta incluye el procedimiento. Usa las masas atómicas Na = 23, O = 16, H = 1, Cl = 35.5, K = 39, C = 12 y S = 32. Resuelve cada ejercicio y después da clic en «Ver respuesta».

Estructura del agua y ácidos y bases

1.- ¿Por qué el agua hierve a 100 °C mientras que el HX2S\ce{H2S}, una molécula más pesada, es gas a temperatura ambiente?

1. Respuesta

Por los puentes de hidrógeno. El oxígeno es muy electronegativo y pequeño, así que las moléculas de agua se atraen con fuerza y se necesita mucha energía para separarlas. El azufre es menos electronegativo y el HX2S\ce{H2S} casi no forma puentes de hidrógeno.

2.- Identifica los pares conjugados ácido-base en la reacción:

HCOX3X−+HX2O⇌COX3X2−+HX3OX+\ce{HCO3- + H2O <=> CO3^2- + H3O+}

2. Respuesta
  • HCOX3X−\ce{HCO3-} dona un protón: es el ácido; su base conjugada es COX3X2−\ce{CO3^2-}.
  • HX2O\ce{H2O} acepta el protón: es la base; su ácido conjugado es HX3OX+\ce{H3O+}.

3.- Clasifica como ácido o base de Lewis: AlClX3\ce{AlCl3}, NHX3\ce{NH3}, OHX−\ce{OH-}, HX+\ce{H+}.

3. Respuesta
  • Ácidos (aceptan un par de electrones): AlClX3\ce{AlCl3} y HX+\ce{H+}.
  • Bases (ceden un par de electrones): NHX3\ce{NH3} y OHX−\ce{OH-}.

4.- En un litro de agua se disuelven 15 g de cada una de las siguientes sustancias. ¿Con cuál se obtiene un pH menor que 7?

  • a) Ácido fosfórico
  • b) Sulfato de calcio
  • c) Cloruro de sodio
  • d) Nitrato de potasio
4. Respuesta

La respuesta correcta es a. El ácido fosfórico (HX3POX4\ce{H3PO4}) libera iones HX+\ce{H+} y acidifica el agua. Las otras tres son sales que provienen de un ácido fuerte y una base fuerte, y dan disoluciones prácticamente neutras.

pH y pOH

5.- ¿Cuál es el pH de una disolución 1×10−61\times10^{-6} M de NaOH?

  • a) 8
  • b) 6
  • c) −6
  • d) −8
5. Respuesta

La respuesta correcta es a.

  1. El NaOH es una base fuerte: [OHX−]=1×10−6[\ce{OH-}] = 1\times10^{-6} M.
  2. pOH=−log⁡(10−6)=6\text{pOH} = -\log(10^{-6}) = 6.
  3. pH=14−6=8\text{pH} = 14 - 6 = 8.

El pH nunca es negativo en disoluciones diluidas como esta.

6.- Calcula el pH de una disolución 0.005 M de HNOX3\ce{HNO3}.

6. Respuesta

El HNOX3\ce{HNO3} es un ácido fuerte: [HX+]=0.005=5×10−3[\ce{H+}] = 0.005 = 5\times10^{-3} M.

pH=−log⁡(5×10−3)=−(0.70−3)=2.30\text{pH} = -\log(5\times10^{-3}) = -(0.70 - 3) = 2.30

7.- El vinagre tiene un pH de 3. ¿Cuáles son su [HX3OX+][\ce{H3O+}] y su pOH?

7. Respuesta

[HX3OX+]=10−3[\ce{H3O+}] = 10^{-3} M y pOH=14−3=11\text{pOH} = 14 - 3 = 11.

8.- Una muestra de agua de lluvia tiene [HX+]=2×10−5[\ce{H+}] = 2\times10^{-5} M. ¿Es lluvia ácida? (Se considera lluvia ácida si su pH es menor que 5.6).

8. Respuesta

pH=−log⁡(2×10−5)=−(0.30−5)=4.70\text{pH} = -\log(2\times10^{-5}) = -(0.30 - 5) = 4.70

Como 4.70<5.64.70 < 5.6, sí es lluvia ácida.

9.- La sangre tiene un pH de 7.4. ¿Cómo se clasifica?

  • a) Ácida
  • b) Ligeramente básica
  • c) Neutra
  • d) Salina
9. Respuesta

La respuesta correcta es b: su pH es mayor que 7, aunque muy cercano al neutro.

10.- Unas gotas de fenolftaleína se agregan a tres disoluciones con pH 3, 7 y 11. ¿En cuál se pone rosa?

10. Respuesta

Solo en la de pH 11: la fenolftaleína es incolora en medio ácido y neutro y se pone rosa en medio básico (por arriba de pH 8.2, aproximadamente).

Concentración de soluciones

11.- ¿Cuántos mililitros de alcohol hay en 938 ml de brandy al 36 % v/v?

  • a) 337.68 ml
  • b) 360 ml
  • c) 608 ml
  • d) 619.52 ml
11. Respuesta

La respuesta correcta es a.

Valcohol=36×938100=337.68 mlV_{\text{alcohol}} = \frac{36 \times 938}{100} = 337.68\ \text{ml}

12.- Se disuelven 25 g de KCl\ce{KCl} en 225 g de agua. Calcula el porcentaje en masa.

12. Respuesta

% m/m=2525+225×100=25250×100=10 %\%\,m/m = \frac{25}{25 + 225}\times100 = \frac{25}{250}\times100 = 10\,\%

13.- ¿Qué volumen de solución 2 M de NaOH se puede preparar con 160 g de este compuesto?

  • a) 1 L
  • b) 2 L
  • c) 3 L
  • d) 4 L
13. Respuesta

La respuesta correcta es b.

  1. Masa molar del NaOH: 23+16+1=4023 + 16 + 1 = 40 g/mol.
  2. Moles: n=16040=4n = \dfrac{160}{40} = 4 mol.
  3. Volumen: V=nM=42=2V = \dfrac{n}{M} = \dfrac{4}{2} = 2 L.

14.- Se disuelven 28 g de NaOH en agua hasta completar 2 L. ¿Cuál es la molaridad?

  • a) 0.35 M
  • b) 0.70 M
  • c) 1.15 M
  • d) 1.40 M
14. Respuesta

La respuesta correcta es a.

n=2840=0.7 molM=0.72=0.35 Mn = \frac{28}{40} = 0.7\ \text{mol} \qquad M = \frac{0.7}{2} = 0.35\ \text{M}

15.- ¿Cuántos gramos de HX2SOX4\ce{H2SO4} se necesitan para preparar 250 ml de una solución 0.4 M?

15. Respuesta
  1. Masa molar: 2(1)+32+4(16)=982(1) + 32 + 4(16) = 98 g/mol.
  2. m=M⋅PM⋅V=0.4×98×0.25=9.8m = M \cdot PM \cdot V = 0.4 \times 98 \times 0.25 = 9.8 g.

16.- Se quiere preparar una solución de ácido sulfúrico al 10 % en volumen y solo se tienen 15 ml del ácido. ¿Qué volumen de solución se obtiene? Después, si a 50 ml de una solución 3 M de HCl se le agrega agua hasta 200 ml, ¿cuál es la nueva concentración?

16. Respuesta

Primera parte. Los 15 ml de ácido deben ser el 10 % de la solución:

Vsolucioˊn=15×10010=150 mlV_{\text{solución}} = \frac{15 \times 100}{10} = 150\ \text{ml}

Segunda parte. Por dilución, C1V1=C2V2C_1 V_1 = C_2 V_2:

C2=3×50200=0.75 MC_2 = \frac{3 \times 50}{200} = 0.75\ \text{M}

Si tuviste dificultades, repasa las clases de ácidos y bases, pH y soluciones.

Referencias

  • Chang, R. y Goldsby, K. A. (2017). Química (12.ª ed.). McGraw-Hill.
  • Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).

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