PROBLEMA 2.
- El ácido hipofosforoso, H₃PO₂, es un ácido
monoprótico del tipo HA.
Se preparan 200 mL de una disolución acuosa que
contiene 0, 66 g de dicho ácido y tiene un pH de 1, 46.
Calcula :
a)
La constante de acidez del ácido hipofosforoso.
La concentración de la disolución del ácido es : <img src="https://tex.z-dn.net/?f=%5BH_%7B3%7DPO_%7B2%7D%5D%3D%0A%5Cfrac%7B%5Cfrac%7B0%2C66g%7D%7B66g.mol%5E%7B-1%7D%7D%7D%7B0%2C2L%7D%3D0%2C05M" />
Si el pH de la disolución es 1, 46, la
concentración de iones oxonios e hipofosforoso en el equilibrio es : [H₃O⁺] =
[H₂PO₂⁻] = 10–pH = 10−1, 46 = 100, 54 · 10⁻² = 3, 47 · 10⁻² M.
La concentración de H₃PO₂ en
el equilibrio es la inicial menos la de H₃O⁺ :
[H₃PO₂] = 0, 05 − 0, 0347 = 0, 0153 M.
Sustituyendo
estas concentraciones en la constante Ka del ácido yódico y operando :
<img src="https://tex.z-dn.net/?f=K_%7Ba%7D%3D%0A%5Cfrac%7B%5BH_%7B2%7DPO_%7B2%7D%5E%7B-%7D%5D.%5BH_%7B3%7DO%5E%7B%2B%7D%5D%7D%7B%5BH_%7B3%7DPO_%7B2%7D%5D%7D%3D%0A%5Cfrac%7B%283%2C47.10%5E%7B-2%7D%29%5E%7B2%7D%7D%7B0%2C0153%7D%3D7%2C87.10%5E%7B-2%7D" />
Resultado : Ka = 7, 87 · 10⁻²
b)
El volumen en mL de agua destilada que hay que
añadir a 50 mL de una disolución de ácido clorhídrico 0, 05 M para que el pH
resultante sea 1, 46.
Para que la disolución de HCl tenga el mismo pH
que el del ácido H₃PO₂, ha de ocurrir que su concentración de iones
oxonios sea también la misma, es decir, [H₃O⁺] = 3, 47 · 10⁻² M.
Los moles de ácido HCl en la disolución
son : n (HCl) = M · V = 0, 05 moles · L⁻¹ ·
0, 05 L = 0, 0025 moles, que son los moles de iones oxonios en su disolución.
Luego, para que [H₃O⁺] del HCl sea 3, 47 · 10–2 M ha de cumplirse :
V = <img src="https://tex.z-dn.net/?f=%5Cfrac%7BmolesHCl%7D%7BM%7D%3D%20%5Cfrac%7B0%2C0025%7D%7B0%2C0347%7D%3D0%2C072L%3D72mL" />
Por tanto, el agua que hay que añadir a la
disolución de HCl es 72 mL – 50 mL = 22 mL.
Resultado : V = 22 mL.
Datos
Ar (H) = 1 u ; Ar (P) = 31 u ; Ar (O) = 16 u.
Prueba de Selectividad, Valencia, Junio 2014, QUIMICA.