QuímicaMedio2 pts

Valoraciones y neutralización

Castilla y León · 2017 · Septiembre · Opción B

Enunciado

Se valoran

50\ \text{mL}

\text{HCl}

0{,}1\ \text{M}

con

\text{NaOH}

0{,}1\ \text{M}

. Calcule el valor del pH de la disolución resultante después de añadir los siguientes volúmenes de

\text{NaOH}

0{,}1\ \text{M}

suponiendo que los volúmenes son aditivos:

a) (0,5 puntos)

49{,}9\ \text{mL}

\text{NaOH}

.

b) (0,5 puntos)

50\ \text{mL}

\text{NaOH}

.

c) (0,5 puntos)

50{,}1\ \text{mL}

\text{NaOH}

.

d) (0,5 puntos) Explique cómo haría la valoración y describa el material que utilizaría.

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\text{a)}\ \text{pH} = 4{,}0\qquad \text{b)}\ \text{pH} = 7{,}0\qquad \text{c)}\ \text{pH} = 10{,}0\;}

d) El HCl, medido con pipeta, en un Erlenmeyer con fenolftaleína; el NaOH desde una bureta, gota a gota y agitando, hasta un rosa persistente.

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Es la valoración de un ácido fuerte con una base fuerte, que reaccionan mol a mol:

\text{HCl}(aq) + \text{NaOH}(aq) \longrightarrow \text{NaCl}(aq) + \text{H}_2\text{O}(l)

En cada punto se comparan los moles de

\text{H}_3\text{O}^+

y de

\text{OH}^-

: el que sobra, dividido entre el volumen total, fija el pH. En el punto de equivalencia solo queda

\text{NaCl}

, una sal que no se hidroliza. Los tres volúmenes están justo antes, en y justo después de la equivalencia: muestran el salto de pH.

Desarrollo

Moles de ácido de partida

n(\text{HCl}) = n(\text{H}_3\text{O}^+) = 0{,}1\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot 0{,}050\ \text{L} = 5{,}00\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

El punto de equivalencia se alcanza con

5{,}00\cdot 10^{-3}

mol de

\text{NaOH}

, es decir, con

50\ \text{mL}

.

a) Con $49{,}9\ \text{mL}$ de NaOH

n(\text{OH}^-) = 0{,}1\cdot 0{,}0499 = 4{,}99\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Sobra ácido (el

\text{OH}^-

es el reactivo limitante):

n(\text{H}_3\text{O}^+)_\text{exceso} = 5{,}00\cdot 10^{-3} - 4{,}99\cdot 10^{-3} = 1{,}0\cdot 10^{-5}\ \text{mol}

El volumen total es

50 + 49{,}9 = 99{,}9\ \text{mL}

[\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{1{,}0\cdot 10^{-5}\ \text{mol}}{0{,}0999\ \text{L}} = 1{,}0\cdot 10^{-4}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\;\Rightarrow\;\text{pH} = -\log(1{,}0\cdot 10^{-4}) = 4{,}0

(Los

\text{H}_3\text{O}^+

que aporta el agua,

10^{-7}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}

como mucho, son despreciables.)

b) Con $50\ \text{mL}$ de NaOH

n(\text{OH}^-) = 0{,}1\cdot 0{,}050 = 5{,}00\cdot 10^{-3}\ \text{mol} = n(\text{H}_3\text{O}^+)

Es el punto de equivalencia: ácido y base se neutralizan por completo y queda una disolución de

\text{NaCl}

. Ni el

\text{Na}^+

(ácido conjugado de una base fuerte) ni el

\text{Cl}^-

(base conjugada de un ácido fuerte) se hidrolizan, así que el pH lo fija la autoionización del agua:

[\text{H}_3\text{O}^+] = \sqrt{K_w} = 1{,}0\cdot 10^{-7}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\;\Rightarrow\;\text{pH} = 7{,}0\ \text{(a } 25\ ^\circ\text{C)}

c) Con $50{,}1\ \text{mL}$ de NaOH

n(\text{OH}^-) = 0{,}1\cdot 0{,}0501 = 5{,}01\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Ahora sobra base:

n(\text{OH}^-)_\text{exceso} = 5{,}01\cdot 10^{-3} - 5{,}00\cdot 10^{-3} = 1{,}0\cdot 10^{-5}\ \text{mol}

en un volumen total de

50 + 50{,}1 = 100{,}1\ \text{mL}

[\text{OH}^-] = \frac{1{,}0\cdot 10^{-5}}{0{,}1001} = 1{,}0\cdot 10^{-4}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\;\Rightarrow\;\text{pOH} = 4{,}0

\text{pH} = 14 - \text{pOH} = 14 - 4{,}0 = 10{,}0

Con solo

0{,}2\ \text{mL}

(unas cuatro gotas) entre a) y c), el pH salta de 4 a 10: es el salto brusco de la curva de valoración alrededor del punto de equivalencia, y es lo que permite detectar ese punto con un indicador.

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

d) Procedimiento y material

Con una pipeta aforada de $50\ \text{mL}$ (y una pera o aspirador) se miden $50\ \text{mL}$ de la disolución de $\text{HCl}$ y se pasan a un matraz Erlenmeyer.
Se añaden dos o tres gotas de indicador. Como el salto va de pH 4 a 10, sirve cualquier indicador que vire dentro de él: por ejemplo, fenolftaleína (pasa de incolora a rosa entre pH 8,2 y 10) o azul de bromotimol (vira a pH 6-7,6).
Se llena una bureta con la disolución de $\text{NaOH}$ $0{,}1\ \text{M}$ (con ayuda de un embudo y un vaso de precipitados), se enrasa a cero y se sujeta con una pinza a un soporte.
Se deja caer la base poco a poco sobre el ácido, agitando el Erlenmeyer continuamente (a mano o con un agitador magnético). Cerca del final se añade gota a gota.
Se para en cuanto aparece un color rosa pálido que persiste al agitar: es el punto final. Se lee el volumen gastado en la bureta (unos $50\ \text{mL}$ ). Conviene repetir la valoración y tomar la media.

Material: pipeta aforada con pera, matraz Erlenmeyer, bureta, soporte con pinza de bureta, embudo, vasos de precipitados, frasco lavador y el indicador (fenolftaleína).

Consejo

Divide siempre el exceso entre el volumen total (ácido más base), no entre los 50 mL de partida. Aquí apenas cambia el resultado, pero en otras valoraciones sí.

En el punto de equivalencia el pH es 7 solo si se valora un ácido fuerte con una base fuerte. Con un ácido débil la sal se hidroliza y el pH es básico; justifica siempre por qué es neutro.

Paso 1 de 3

¿Has terminado el problema?

¿Te atascas?Manda tu duda a tu profesor o al equipo, o pregunta a otros estudiantes en la comunidad.

Sigue practicando

Valoraciones y neutralización

El acetato de sodio o etanoato de sodio (