QuímicaFácil2 pts

Valoraciones y neutralización

También trata: pH de ácidos y bases

Extremadura · 2019 · Junio · Opción A

Enunciado

En el laboratorio tenemos una botella que contiene una disolución acuosa de ácido clorhídrico de

\text{pH} = 1{,}5

.

a) (0,75 puntos) Calcular la concentración del ácido.

b) (1,25 puntos) Si se quiere neutralizar

50\ \text{mL}

del ácido anterior con una disolución de hidróxido de potasio

0{,}15\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}

, calcular el volumen de disolución (en mL) de hidróxido de potasio que se necesita.

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a)}\ [\text{HCl}] = 3{,}16\cdot 10^{-2}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\;}

\boxed{\;\textbf{b)}\ V(\text{KOH}) = 10{,}5\ \text{mL}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

El ácido clorhídrico es un ácido fuerte: en agua está totalmente disociado, así que la concentración de

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

coincide con la del ácido. Del pH sale directamente

[\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-\text{pH}}

.

Para neutralizar,

\text{HCl}

\text{KOH}

reaccionan mol a mol: en el punto de equivalencia los moles de

\text{OH}^-

añadidos igualan a los de

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

que había.

Desarrollo

a) Concentración del ácido

Disociación total del ácido fuerte:

\text{HCl}(aq) + \text{H}_2\text{O}(l) \longrightarrow \text{Cl}^-(aq) + \text{H}_3\text{O}^+(aq)

Por cada mol de

\text{HCl}

se forma un mol de

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

, así que

[\text{HCl}]_0 = [\text{H}_3\text{O}^+]

[\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-\text{pH}} = 10^{-1{,}5} = 3{,}16\cdot 10^{-2}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}

[\text{HCl}] = 3{,}16\cdot 10^{-2}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}

b) Volumen de KOH para neutralizar 50 mL de ácido

Reacción de neutralización (estequiometría 1:1):

\text{HCl}(aq) + \text{KOH}(aq) \longrightarrow \text{KCl}(aq) + \text{H}_2\text{O}(l)

Moles de ácido en los

50\ \text{mL}

n(\text{HCl}) = c\cdot V = 3{,}16\cdot 10^{-2}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} \cdot 0{,}050\ \text{L} = 1{,}58\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

En el punto de equivalencia

n(\text{KOH}) = n(\text{HCl})

V(\text{KOH}) = \frac{n}{c} = \frac{1{,}58\cdot 10^{-3}\ \text{mol}}{0{,}15\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}} = 1{,}05\cdot 10^{-2}\ \text{L} = 10{,}5\ \text{mL}

Es lo mismo que aplicar

c_a V_a = c_b V_b

(ácido y base monopróticos):

V_b = \dfrac{0{,}0316 \cdot 50}{0{,}15} = 10{,}5\ \text{mL}

. Tiene sentido que salga menos de

50\ \text{mL}

: la base es unas cinco veces más concentrada que el ácido. Como los dos son fuertes, la disolución final (de

\text{KCl}

) es neutra,

\text{pH} = 7

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

Consejo

El atajo $[\text{ácido}] = [\text{H}_3\text{O}^+]$ solo vale para ácidos fuertes monopróticos como el $\text{HCl}$ o el $\text{HNO}_3$ . En un ácido débil, el pH da solo la parte disociada; en el $\text{H}_2\text{SO}_4$ , hay que dividir entre dos.

En la neutralización, iguala moles de $\text{H}_3\text{O}^+$ y de $\text{OH}^-$ , no volúmenes, y pasa los mL a L antes de multiplicar por la molaridad.