QuímicaMedioProblema · 2 pts

Valoraciones y neutralización

Andalucía · 2018 · Junio · Opción A

Enunciado

Opción A · Problema 6. Se preparan

187\ \text{mL}

de una disolución de ácido clorhídrico (

\text{HCl}

) a partir de

3\ \text{mL}

de un ácido clorhídrico comercial de

37\ \%

de riqueza en masa y densidad

1{,}184\ \text{g}/\text{mL}

. Basándose en las reacciones químicas correspondientes, calcule:

a) La concentración de la disolución preparada y su pH.

b) El volumen (mL) de disolución de

\text{Ca(OH)}_2

0{,}1\ \text{M}

necesario para neutralizar

10\ \text{mL}

de la disolución final preparada de

\text{HCl}

.

Datos: Masas atómicas relativas:

\text{H} = 1

;

\text{Cl} = 35{,}5

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } c = 0{,}193\ \text{M}; \qquad \text{pH} = 0{,}72\;}

\boxed{\;\textbf{b) } V(\text{Ca(OH)}_2) = 9{,}63\ \text{mL}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

a) Es una dilución con datos comerciales. Recorre la cadena en orden, sin saltarte ningún eslabón:

V_{\text{comercial}} \;\xrightarrow{\;d\;}\; m_{\text{disolución}} \;\xrightarrow{\;\text{riqueza}\;}\; m(\text{HCl}) \;\xrightarrow{\;M\;}\; n \;\xrightarrow{\;V_{\text{final}}\;}\; c

\text{HCl}

es un ácido fuerte, así que está totalmente disociado y

[\text{H}_3\text{O}^+] = c

directamente: no hay equilibrio que resolver.

b) Neutralización. El

\text{Ca(OH)}_2

aporta dos

\text{OH}^-

por fórmula, así que la condición no es «moles iguales»:

n(\text{H}^+) = n(\text{OH}^-) \qquad\Longleftrightarrow\qquad n(\text{HCl}) = 2\,n(\text{Ca(OH)}_2)

Desarrollo

a) Concentración y pH.

m_{\text{disolución}} = 3\ \text{mL} \cdot 1{,}184\ \text{g}\,\text{mL}^{-1} = 3{,}552\ \text{g}

m(\text{HCl}) = 3{,}552 \cdot 0{,}37 = 1{,}314\ \text{g}

n(\text{HCl}) = \frac{1{,}314}{36{,}5} = 3{,}60\cdot 10^{-2}\ \text{mol}

c = \frac{n}{V} = \frac{3{,}60\cdot 10^{-2}}{0{,}187} = 0{,}1926 \approx \mathbf{0{,}193\ M}

pH, con disociación total:

\text{HCl} + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Cl}^- + \text{H}_3\text{O}^+ \qquad\Longrightarrow\qquad [\text{H}_3\text{O}^+] = 0{,}193\ \text{M}

\text{pH} = -\log(0{,}1926) = \mathbf{0{,}72}

b) Volumen de hidróxido de calcio.

\text{Ca(OH)}_2 + 2\,\text{HCl} \longrightarrow \text{CaCl}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}

Moles de ácido en la alícuota de $10\ \text{mL}$ :

n(\text{HCl}) = 0{,}010 \cdot 0{,}193 = 1{,}93\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Moles de base, en relación

1:2

n(\text{Ca(OH)}_2) = \frac{1{,}93\cdot 10^{-3}}{2} = 9{,}63\cdot 10^{-4}\ \text{mol}

Volumen:

V = \frac{n}{M} = \frac{9{,}63\cdot 10^{-4}}{0{,}1} = 9{,}63\cdot 10^{-3}\ \text{L} = \mathbf{9{,}63\ mL}

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

Consejo

Con disoluciones comerciales, escribe la cadena de conversiones con unidades y en el orden correcto: la densidad convierte volumen en masa de disolución, y la riqueza extrae de ahí la masa de soluto. Invertir los dos pasos da un número parecido pero incorrecto.

Al ser el $\text{HCl}$ un ácido fuerte, la concentración de protones coincide con la del ácido: no hay que plantear ningún equilibrio ni buscar una $K_a$ . Un pH menor que 1 es perfectamente normal en una disolución concentrada de ácido fuerte.

Y en b), el factor 2 del $\text{Ca(OH)}_2$ es lo que se examina: sin él, el volumen saldría el doble. La condición de neutralización siempre es $n(\text{H}^+) = n(\text{OH}^-)$ , no una igualdad de moles de las sustancias.