Pregunta B4.
- Se hacen reaccionar 50 mL de una disolución de ácido propanoico 0, 5 M con 100 mL de una disolución de etanol 0, 25 M.
El disolvente es agua.
A) Calcule el pH de la
disolución inicial de ácido propanoico.
Solución :
Ácido débil : CH₃ - CH₂ - COOH + H₂O ↔ CH₃ - CH₂ - COO⁻ + H₃O
Inicial C₀ exc - -
Equilibrio C₀(1 - α) exc c₀α c₀α
El equilibrio está
regido por constante de acidez :
<img src="https://tex.z-dn.net/?f=K_%7Ba%7D%3D%20%5Cfrac%7B%5BCH_%7B3%7D-CH_%7B2%7D-COO%5E%7B-%7D%5D.%5BH_%7B3%7DO%5E%7B%2B%7D%5D%7D%7B%5BCH_%7B3%7D-CH_%7B2%7D-COOH%5E%7B%7D%5D%7D%20%3D%20%5Cfrac%7Bc_%7B0%7Da.c_%7B0%7Da%7D%7Bc_%7B0%7D%281-a%29%7D%3D%5Cfrac%7Bc_%7B0%7Da%5E%7B2%7D%7D%7B1-a%7D%3D%20%5Cleft%20%5C%7B%7B%7BSi%20a%20%5C%20%5Ctextless%20%5C%200%2C05%7D%20%5Catop%20%7B1-a%3D1%7D%7D%5Cright.%3Dc_%7B0%7Da%5E%7B2%7D" />
<img src="https://tex.z-dn.net/?f=a%5Csqrt%7B%20%5Cfrac%7BK_%7Ba%7D%7D%7BC_%7B0%7D%7D%7D%3D%20%5Cleft%20%5C%7B%20%7B%7BpKa%3D-logK_%7Ba%7D%7D%20%5Catop%20%7BK_%7Ba%7D%3D10%5E%7B-pKa%7D%7D%7D%5Cright.%3D%5Csqrt%7B%20%5Cfrac%7B10%5E%7B-pKa%7D%20%7D%7BC_%7B0%7D%7D%7D%3D%5Csqrt%7B%20%5Cfrac%7B10%5E%7B-4%2C84%7D%7D%7BC_%7B0%7D%7D%7D%3D0%2C0054%5C%20%5Ctextless%5C%200%2C005" />⇒ Se acepta la hipótesis yα = 0, 0054
Conocido el grado de
disociación se calcula el pH por su definición :
pH = - log [H₃O⁺] = - log(c₀α) = - log(0, 5 ·0, 0054) = 2, 57
b) Formule el equilibrio que se produce en la reacción del enunciado, indicando el nombre de los productosy el tipo de reacción.
Reacción de esterificación (adición + eliminación) = ácido + alcohol⇆ ester + agua
CH₃ - CH₂ - COOH + CH₃ - CH₂OH ↔ CH₃ - CH₂ - COO - CH₂ - CH₃ + H₂O
ác.
Propanoico etanol propanoato de etilo agua
c)Si la constante de equilibrio del proceso del enunciado tiene un valor Kc = 4, 8 a 20ºC, calcule la masa presente en el equilibrio del producto orgánico de la reacción.
Se empieza por recalcular las concentraciones ya que al mezclar las disoluciones de ácido propanoico y etanol se produce dilución de los solutos.
<img src="https://tex.z-dn.net/?f=50ml%20%5BC_%7B3%7DH_%7B6%7DO_%7B2%7D%5D%3D%200%2C5%20M%20" /> <img src="https://tex.z-dn.net/?f=%5BC_%7B3%7DH_%7B6%7DO_%7B2%7D%5D%3D0%2C5.%20%5Cfrac%7B50%7D%7B150%7D%3D0%2C167M%20%20" />
<img src="https://tex.z-dn.net/?f=100ml%20%5BC_%7B2%7DH_%7B6%7DO%5D%3D%200%2C25%20M" /> <img src="https://tex.z-dn.net/?f=%5BC_%7B2%7DH_%7B6%7DO%5D%3D0%2C25.%20%5Cfrac%7B100%7D%7B150%7D%3D0%2C167M%20" />
Conocida la concentración inicial de los reactivos y denominando por x la concentracion de ácido propanoico y etanol que reaccionan, el cuadro de reacción es el que se presenta a continuación : CH₃ - CH₂ - COOH + CH₃ - CH₂OH ↔ CH₃ - CH₂ - COO - CH₂ - CH₃ + H₂O <img src="https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cfrac%7BC_%7B3%7DH_%7B6%7DO_%7B2%7D%7D%7B%7D" /> <img src="https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cfrac%7BC_%7B2%7DH_%7B6%7DO%7D%7B%7D" /> <img src="https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cfrac%7BC_%7B5%7DH_%7B10%7DO_%7B2%7D%7D%7B%7D" />
Inicial(M) 0, 167 0, 167 - -
Equilibrio(M) 0, 167 - x 0, 167 - x x x
Teniendo en cuenta la definición de de la constante de equilibrio en función de las concentraciones, se pueden calcular las concentraciones que reaccionan de ambas sustancias, que por estequiometría coincide con la concentración de Ester que se forma.
<img src="https://tex.z-dn.net/?f=K_%7BC%7D%3D%20%5Cfrac%7B%5BC_%7B5%7DH_%7B10%7DO_%7B2%7D%5D.%5BH_%7B2%7DO%5D%7D%7B%5BC_%7B3%7DH_%7B6%7DO_%7B2%7D%5D.%5BC_%7B2%7DH_%7B6%7DO%5D%7D%3D%20%5Cfrac%7Bx.x%7D%7B%280%2C167-x%29.%280%2C167-x%29%7D%3D%20%5Cfrac%7Bx%5E%7B2%7D%7D%7B%280%2C167-x%5E%7B2%7D%29%7D%20%20%20%20" />
Operando se despeja x.
[img = 10]
[img = 11]
[img = 12]
Prueba de selectividad para
la comunidad de Madrid.
Convocatoria Jun 2013 - 2014.
Química.