Ejercicios resueltos de equilibrio ácido-base, pH y química orgánica

Química Fundamental: Equilibrio Ácido-Base y Estructura Orgánica

A continuación, se presenta una colección de ejercicios resueltos que abordan conceptos esenciales de química general y orgánica, incluyendo equilibrio ácido-base, cálculos de pH, y la identificación de estructuras y grupos funcionales.

I. Equilibrio Ácido-Base y pH

1. Definiciones y Disociación

1. Según Arrhenius, una base es todo compuesto que en disolución acuosa:

   c) Acepta o recibe iones hidrógeno (H⁺) (Nota: Esta es la definición de Brønsted-Lowry. La definición de Arrhenius es que libera iones OH⁻).

2. ¿Cuál de las siguientes reacciones corresponde a la ionización o disociación de una base fuerte?

   e) NaOH → Na⁺ + OH⁻

3. ¿Cuál de las siguientes reacciones corresponde a la ionización o disociación de un ácido fuerte?

   a) HCl → H⁺ + Cl⁻

2. Fuerza de Ácidos y Bases (Constantes de Ionización)

4. De las siguientes alternativas, indique la que corresponde a la base más fuerte:

   c) C₂H₅NH₃(OH) Kᵢ = 4,3 x 10⁻⁴

5. De las siguientes alternativas, indique la que corresponde a la base más débil:

   d) C₅H₅N(OH) Kᵢ = 1,5 x 10⁻⁹

6. De las siguientes alternativas, indique la que corresponde al ácido más débil:

   b) HClO Kᵢ = 2,9 x 10⁻⁸

7. De las siguientes alternativas, indique la que corresponde al ácido más fuerte:

   a) H₂SO₄ Kᵢ = 1

3. Cálculos de pH y Concentración

8. Determine el pH de una solución de ácido clorhídrico 0,02 M:

   e) 1,67

9. Determine el pH de una solución de ácido clorhídrico 0,0002 M:

   d) 3,67

10. El estómago humano segrega ácido clorhídrico. En los adultos, el valor del pH estomacal es en promedio 2,0. Determine la concentración de HCl en el estómago:

    a) 1 x 10⁻² M

11. El estómago humano segrega ácido clorhídrico. En los lactantes, el valor del pH estomacal es en promedio 4,0. Determine la concentración de HCl en el estómago de un lactante:

    c) 1 x 10⁻⁴ M

4. Efectos del pH y Soluciones Amortiguadoras (Buffer)

12. Si a una solución acuosa de pH neutro se agrega una base fuerte (Marcar la premisa incorrecta):

    b) Aumenta el valor del pOH (Nota: Si se agrega una base, el pH aumenta y el pOH disminuye. Por lo tanto, esta premisa es incorrecta).

13. Si a una solución acuosa de pH neutro se agrega un ácido fuerte (Marcar la premisa incorrecta):

    c) Aumenta el valor del pH (Nota: Si se agrega un ácido, el pH disminuye. Por lo tanto, esta premisa es incorrecta).

14. Si una disolución acuosa de pH 8,5 cambia a pH 6,5, ha sucedido:

    d) Aumenta la concentración de iones H⁺

15. Si una disolución acuosa de pH 4,5 cambia a pH 6,5, ha sucedido:

    e) Disminuye la concentración de iones H⁺

16. ¿Cuál de los siguientes compuestos actúa como un tampón plasmático?

    a) H₃PO₄ + H₂PO₄⁻

17. ¿Cuál de los siguientes compuestos actúa como un tampón plasmático?

    c) H₂CO₃ + HCO₃⁻

18. Determine el pH de una solución 0.1 M en ácido nitroso (Kₐ = 7,2 x 10⁻⁴) y 0.72 M en nitrito de sodio:

    c) 4,0

19. Determine el pH de una solución 0.1 M en ácido benzoico (Kₐ = 6,3 x 10⁻⁵) y 0.63 M en benzoato de sodio:

    a) 5,0

II. Química Orgánica: Estructura e Isomería

1. Características y Hibridación del Carbono

20. En los compuestos orgánicos, el doble enlace carbono-carbono se debe a que:

    b) El carbono sufre una hibridación sp²

21. En los compuestos orgánicos, la tetravalencia del carbono indica que existen 4 electrones de valencia con igual estado de energía. Esto se debe a que:

    d) El carbono sufre una hibridación de orbitales

22. No es característica de un compuesto orgánico:

    c) La mayoría son solubles en agua

23. No es característica de un compuesto orgánico:

    c) Se ionizan totalmente (Nota: Los compuestos orgánicos suelen formar enlaces covalentes y no se ionizan totalmente, a diferencia de muchos compuestos inorgánicos).

2. Isomería y Estereoquímica

24. Indique la estructura que presenta una configuración TRANS:

    (Estructura no proporcionada en el texto original)

25. Indique la estructura que presenta una configuración CIS:

    a) (Estructura no proporcionada en el texto original)

26. El ácido oleico es un isómero cis. La denominación se refiere a que es:

    b) Un isómero geométrico

27. Un isómero óptico es aquel que tiene la propiedad de hacer girar el plano de la luz polarizada. Cuando la luz gira hacia la derecha se denomina:

    a) Dextrógiro

28. Un isómero óptico es aquel que tiene la propiedad de hacer girar el plano de la luz polarizada. Cuando la luz gira hacia la izquierda se denomina:

    b) Levógiro

29. La d-glucosa es un isómero de la glucosa. La denominación se refiere a que es:

    c) Un isómero óptico

3. Isomería de Grupo Funcional

31. El isómero de grupo funcional de las cetonas es:

    d) Aldehídos

32. El isómero de grupo funcional de los ésteres es:

    a) Ácidos carboxílicos

33. El isómero de grupo funcional de los alcoholes es:

    e) Éteres

34. El isómero de grupo funcional de los aldehídos es:

    c) Cetonas

4. Identificación de Grupos Funcionales

35. Indique los grupos funcionales de la estructura del paracetamol (acetaminofén):

    b) Alcohol, benceno, amino, cetona (Nota: Estructuralmente, el paracetamol contiene un grupo amida y un grupo hidroxilo fenólico).

36. Indique los grupos funcionales del dextrometorfano:

    c) Amina, benceno, éter

37. Indique los grupos funcionales de la amoxicilina:

    e) Alcohol, benceno, amina, amida, ácido carboxílico, tiol (Nota: La amoxicilina no contiene un grupo tiol).