QuímicaFácil2,5 pts

pH de ácidos y bases

También trata: Valoraciones y neutralización

Cataluña · 2020 · Septiembre

Enunciado

El ácido láctico (

\text{CH}_3\text{—CHOH—COOH}

) es un compuesto orgánico sólido y de color blanco que se obtiene por síntesis química o por fermentación microbiana de diferentes carbohidratos. En disolución acuosa actúa como un ácido monoprótico débil porque su molécula contiene un único grupo funcional carboxílico (

\text{—COOH}

).

a) (1,25 puntos) Calcule el pH, a

25\ ^\circ\text{C}

, de una disolución acuosa de ácido láctico

0{,}50\ \text{M}

.

b) (1,25 puntos) En el laboratorio tenemos otra disolución acuosa de ácido láctico de concentración desconocida. Para determinar su concentración, valoramos

25{,}0\ \text{mL}

de ella empleando una disolución acuosa de una base fuerte de concentración conocida que ya tenemos preparada. Indique cuáles de los reactivos y materiales de la lista siguiente necesitamos para realizar esta valoración en el laboratorio y explique cuál es su función en la valoración:

$\text{HCl}(aq)$ de concentración conocida
$\text{NaOH}(aq)$ de concentración conocida
fenolftaleína
puente salino
matraz aforado
bureta
pila
pipeta
calorímetro
balanza
matraz Erlenmeyer
voltímetro

Dato: Constante de acidez del ácido láctico a

25\ ^\circ\text{C}

K_a = 1{,}41\times 10^{-4}

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Resultado

[\text{H}_3\text{O}^+] = 8{,}40\cdot 10^{-3}\ \text{mol/L}

;

\boxed{\text{pH} = 2{,}1}

b) Se necesitan

\text{NaOH}(aq)

de concentración conocida (valorante), fenolftaleína (indicador), bureta (añade y mide el volumen de

\text{NaOH}

), pipeta (mide los

25{,}0\ \text{mL}

de ácido) y Erlenmeyer (recipiente de la valoración).

Ver la solución oficialla corrección de la PAU, con los puntos de cada paso

Solución oficial

Corrección oficial de la PAU de Cataluña (Generalitat de Catalunya), traducida del catalán. Las puntuaciones de cada paso son las de la pauta de corrección.

a) Cálculo del pH de una disolución acuosa de ácido láctico $0{,}50\ \text{M}$

0,2 p. Reacción del ácido láctico en agua:

\text{CH}_3\text{–CHOH–COOH} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{–CHOH–COO}^- + \text{H}_3\text{O}^+

	$\text{CH}_3\text{–CHOH–COOH}$	$\text{CH}_3\text{–CHOH–COO}^-$	$\text{H}_3\text{O}^+$
moles inicial (en 1 L)	$0{,}50$
moles equilibrio	$0{,}50 - x$	$x$	$x$

0,25 p.

K_a = \frac{[\text{CH}_3\text{–CHOH–COO}^-]\cdot[\text{H}_3\text{O}^+]}{[\text{CH}_3\text{–CHOH–COOH}]}

0,4 p.

1{,}41\cdot 10^{-4} = \frac{(x)\cdot(x)}{0{,}50 - x} = \frac{x^2}{0{,}50 - x}

Aproximación: consideramos

0{,}50 - x \approx 0{,}50 \;\Rightarrow\; 1{,}41\cdot 10^{-4} = \dfrac{x^2}{0{,}50}

x = (1{,}41\cdot 10^{-4}\cdot 0{,}50)^{1/2} = 8{,}3964\cdot 10^{-3}

[\text{H}_3\text{O}^+] = 8{,}3964\cdot 10^{-3}\ \text{mol/L}

0,4 p.

\text{pH} = -\log\,[\text{H}_3\text{O}^+] = -\log 8{,}3964\cdot 10^{-3} \;\Rightarrow\; \text{pH} = 2{,}1

b) Indicar los reactivos y materiales de la tabla necesarios para realizar la valoración

0,5 p. Valoramos

25{,}0\ \text{mL}

de una disolución de ácido láctico con una disolución acuosa de una base fuerte de concentración conocida. De la tabla necesitamos:

✓ $\text{NaOH}(aq)$ de concentración conocida
✓ Fenolftaleína
✓ Bureta
✓ Pipeta
✓ Erlenmeyer

0,75 p. Función, en la valoración, de los reactivos y materiales de la tabla necesarios

$\text{NaOH}(aq)$ de concentración conocida: base fuerte que se utiliza como reactivo (disolución) valorante, para que reaccione con el ácido láctico.
Fenolftaleína: indicador. Nos avisa de cuándo se acaba la reacción entre el ácido y la base, mediante un cambio de color de la disolución.
Bureta. Utensilio que contiene la disolución de base fuerte ( $\text{NaOH}$ ) de concentración conocida. Se utiliza para ir añadiendo $\text{NaOH}$ a la disolución de ácido láctico y nos permitirá medir el volumen gastado de $\text{NaOH}$ para llevar a cabo la valoración.
Pipeta. Utensilio para medir los $25{,}0\ \text{mL}$ de disolución de ácido láctico.
Erlenmeyer. Recipiente donde realizamos la reacción de valoración. Introducimos en él, inicialmente, el volumen de disolución que se va a valorar ( $25{,}0\ \text{mL}$ de ácido láctico) y, posteriormente, vamos añadiendo la disolución valorante ( $\text{NaOH}$ ).