QuímicaMedioProblema · 2 pts

Valoraciones y neutralización

Andalucía · 2018 · Reserva 2 · Opción A

Enunciado

Opción A · Problema 5. El hidróxido de sodio (

\text{NaOH}

), comúnmente conocido como sosa cáustica, se emplea en disoluciones acuosas a altas concentraciones para desatascar tuberías. Se tiene una disolución comercial de este compuesto con una densidad a

20\ ^\circ\text{C}

1{,}52\ \text{g}/\text{mL}

y una riqueza en masa del

50\ \%

. Determine, basándose en las reacciones químicas correspondientes:

a) El volumen necesario de esta disolución comercial para preparar

20\ \text{L}

de una disolución de

\text{pH} = 12

.

b) El volumen de una disolución de ácido sulfúrico (

\text{H}_2\text{SO}_4

) de concentración

0{,}25\ \text{M}

necesario para neutralizar

5\ \text{mL}

de la disolución comercial de hidróxido de sodio.

Datos: Masas atómicas relativas:

\text{Na} = 23

;

\text{O} = 16

;

\text{H} = 1

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } V = 10{,}5\ \text{mL de disolución comercial}\;}

\boxed{\;\textbf{b) } V(\text{H}_2\text{SO}_4) = 190\ \text{mL}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

\text{NaOH}

es una base fuerte, totalmente disociada, así que

[\text{OH}^-]

coincide con su concentración: no hay ningún equilibrio que resolver.

a) El dato es el pH, así que hay que ir hacia atrás:

\text{pH} \to \text{pOH} \to [\text{OH}^-] \to n(\text{NaOH}) \to m \to m_{\text{disolución}} \to V

b) Es una neutralización. Ojo con dos cosas: el ácido sulfúrico es diprótico y la alícuota es de la disolución comercial, no de la diluida de a).

\text{H}_2\text{SO}_4 + 2\,\text{NaOH} \longrightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\,\text{H}_2\text{O}

Desarrollo

M(\text{NaOH}) = 23 + 16 + 1 = 40\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

a) Volumen de disolución comercial.

\text{pH} = 12 \;\Longrightarrow\; \text{pOH} = 2 \;\Longrightarrow\; [\text{OH}^-] = 10^{-2}\ \text{M}

Como base fuerte, el

\text{NaOH}

está totalmente disociado,

\text{NaOH}(ac) \longrightarrow \text{Na}^+(ac) + \text{OH}^-(ac)

así que cada mol de

\text{NaOH}

aporta un mol de

\text{OH}^-

[\text{NaOH}] = [\text{OH}^-] = 10^{-2}\ \text{M}

. Para

20\ \text{L}

n(\text{NaOH}) = 10^{-2} \cdot 20 = 0{,}200\ \text{mol} \qquad\Longrightarrow\qquad m = 0{,}200 \cdot 40 = 8{,}0\ \text{g}

Como el producto comercial solo es

\text{NaOH}

50\ \%

m_{\text{disolución}} = \frac{8{,}0}{0{,}50} = 16{,}0\ \text{g} \qquad\Longrightarrow\qquad V = \frac{16{,}0}{1{,}52} = \mathbf{10{,}5\ mL}

b) Volumen de ácido sulfúrico.

Sosa contenida en $5\ \text{mL}$ del producto comercial:

m_{\text{disolución}} = 5 \cdot 1{,}52 = 7{,}6\ \text{g} \qquad\Longrightarrow\qquad m(\text{NaOH}) = 7{,}6 \cdot 0{,}50 = 3{,}8\ \text{g}

n(\text{NaOH}) = \frac{3{,}8}{40} = 9{,}5\cdot 10^{-2}\ \text{mol}

Ácido necesario, en relación

1:2

n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{9{,}5\cdot 10^{-2}}{2} = 4{,}75\cdot 10^{-2}\ \text{mol}

V = \frac{n}{M} = \frac{4{,}75\cdot 10^{-2}}{0{,}25} = 0{,}190\ \text{L} = \mathbf{190\ mL}

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

Consejo

En a), el pH da el $[\text{OH}^-]$ solo después de pasar por el pOH. Es el paso que más veces se salta: con $\text{pH} = 12$ , la concentración de hidroxilo es $10^{-2}$ , no $10^{-12}$ .

Lee con atención de qué disolución habla cada apartado. Los $5\ \text{mL}$ de b) son del producto comercial (concentradísimo), no de la disolución diluida que se preparó en a). Confundirlos cambia el resultado en varios órdenes de magnitud.

Y no olvides el factor 2 del ácido sulfúrico: la condición de neutralización es $n(\text{H}^+) = n(\text{OH}^-)$ , así que hace falta la mitad de moles de $\text{H}_2\text{SO}_4$ que de $\text{NaOH}$ .