QuímicaMedioProblema · 2 pts

Valoraciones y neutralización

Andalucía · 2018 · Septiembre · Opción B

Enunciado

Opción B · Problema 5. Una disolución acuosa de hidróxido de potasio (

\text{KOH}

) de uso industrial tiene una composición del

40\ \%

de riqueza en masa y una densidad de

1{,}515\ \text{g}/\text{mL}

. Determine, basándose en las reacciones químicas correspondientes:

a) La molaridad de esta disolución y el volumen necesario para preparar

10\ \text{L}

de disolución acuosa de

\text{pH} = 13

.

b) El volumen de una disolución acuosa de ácido perclórico (

\text{HClO}_4

)

2\ \text{M}

necesario para neutralizar

50\ \text{mL}

de la disolución de

\text{KOH}

de uso industrial.

Datos: Masas atómicas relativas:

\text{K} = 39

;

\text{H} = 1

;

\text{O} = 16

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } M = 10{,}8\ \text{M}; \qquad V = 92{,}4\ \text{mL para preparar los } 10\ \text{L}\;}

\boxed{\;\textbf{b) } V(\text{HClO}_4) = 271\ \text{mL}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Para pasar de riqueza y densidad a molaridad, el atajo más limpio es razonar sobre un litro de disolución:

1\ \text{L} \;\xrightarrow{\;d\;}\; m_{\text{disolución}} \;\xrightarrow{\;\text{riqueza}\;}\; m(\text{KOH}) \;\xrightarrow{\;M\;}\; n = \text{molaridad}

\text{KOH}

es una base fuerte, totalmente disociada, así que

[\text{OH}^-]

coincide con su concentración y el pH sale sin resolver ningún equilibrio.

Y en b), ojo: el ácido perclórico es monoprótico, así que la relación con el

\text{KOH}

1:1

(a diferencia del sulfúrico, que sería

1:2

Desarrollo

M(\text{KOH}) = 39 + 16 + 1 = 56\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

a) Molaridad y volumen necesario.

Razonando sobre $1\ \text{L}$ de disolución comercial:

m_{\text{disolución}} = 1000\ \text{mL} \cdot 1{,}515\ \text{g}\,\text{mL}^{-1} = 1515\ \text{g}

m(\text{KOH}) = 1515 \cdot 0{,}40 = 606\ \text{g} \qquad\Longrightarrow\qquad n = \frac{606}{56} = 10{,}82\ \text{mol}

\boxed{M = 10{,}8\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}}

Volumen para preparar $10\ \text{L}$ a $\text{pH} = 13$ :

\text{pH} = 13 \;\Longrightarrow\; \text{pOH} = 1 \;\Longrightarrow\; [\text{OH}^-] = 10^{-1} = 0{,}1\ \text{M}

Como base fuerte, el

\text{KOH}

está totalmente disociado,

\text{KOH}(ac) \longrightarrow \text{K}^+(ac) + \text{OH}^-(ac)

así que

[\text{KOH}] = [\text{OH}^-] = 0{,}1\ \text{M}

n(\text{KOH}) = 0{,}1 \cdot 10 = 1{,}0\ \text{mol} \qquad\Longrightarrow\qquad V = \frac{1{,}0}{10{,}82} = 9{,}24\cdot 10^{-2}\ \text{L} = \mathbf{92{,}4\ mL}

b) Volumen de ácido perclórico.

\text{HClO}_4 + \text{KOH} \longrightarrow \text{KClO}_4 + \text{H}_2\text{O} \qquad (\text{relación } 1:1)

Base contenida en $50\ \text{mL}$ del producto industrial:

n(\text{KOH}) = 0{,}050 \cdot 10{,}82 = 0{,}541\ \text{mol}

Ácido necesario y volumen:

n(\text{HClO}_4) = 0{,}541\ \text{mol} \qquad\Longrightarrow\qquad V = \frac{0{,}541}{2} = 0{,}271\ \text{L} = \mathbf{271\ mL}

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

Consejo

Para convertir riqueza y densidad en molaridad, razona siempre sobre un litro de disolución: la cuenta sale directa y el resultado es ya la molaridad, sin dividir por ningún volumen al final.

Con $\text{pH} = 13$ , el hidroxilo está en $10^{-1}\ \text{M}$ , no en $10^{-13}$ . El paso intermedio por el pOH es obligatorio y es donde más veces se pierde el apartado.

Y lee bien de qué disolución habla cada apartado: los $50\ \text{mL}$ de b) son del producto industrial ( $10{,}8\ \text{M}$ ), no de la disolución diluida preparada en a). Confundirlos cambia el resultado en dos órdenes de magnitud.