QuímicaFácil2 pts

Valoraciones y neutralización

Castilla y León · 2020 · Julio

Enunciado

Calcule:

a) (1,0 puntos) El pH de la disolución resultante de añadir

50\ \text{mL}

de ácido clorhídrico (HCl)

0{,}24\ \text{M}

50\ \text{mL}

de hidróxido de potasio (KOH)

0{,}2\ \text{M}

, suponiendo que los volúmenes son aditivos.

b) (1,0 puntos) El volumen de HCl

0{,}5\ \text{M}

necesario para neutralizar

50\ \text{mL}

de KOH

0{,}2\ \text{M}

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\text{a)}\ \text{pH} = 1{,}70\;}\qquad \boxed{\;\text{b)}\ V_{\text{HCl}} = 20\ \text{mL}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Son un ácido fuerte y una base fuerte, totalmente disociados, que reaccionan mol a mol:

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

a) Se comparan los moles de ácido y de base: el que esté en exceso fija el pH, calculando su concentración en el volumen total.
b) En la neutralización, los moles de HCl añadidos igualan a los de KOH.

Desarrollo

a) pH de la mezcla

n(\text{HCl}) = 0{,}050\ \text{L}\cdot 0{,}24\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} = 1{,}2\cdot 10^{-2}\ \text{mol de H}_3\text{O}^+

n(\text{KOH}) = 0{,}050\ \text{L}\cdot 0{,}20\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} = 1{,}0\cdot 10^{-2}\ \text{mol de OH}^-

Los

\text{OH}^-

se neutralizan con otros tantos

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

(

\text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^- \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}

) y sobra ácido:

n(\text{H}_3\text{O}^+)_{\text{exceso}} = 1{,}2\cdot 10^{-2} - 1{,}0\cdot 10^{-2} = 2{,}0\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Volumen total (aditivo):

50 + 50 = 100\ \text{mL} = 0{,}100\ \text{L}

[\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{2{,}0\cdot 10^{-3}\ \text{mol}}{0{,}100\ \text{L}} = 2{,}0\cdot 10^{-2}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}

\text{pH} = -\log(2{,}0\cdot 10^{-2}) = 1{,}70

\text{KCl}

formado es una sal de ácido fuerte y base fuerte: sus iones no se hidrolizan y no influyen en el pH.

b) Volumen de HCl para neutralizar

En el punto de neutralización

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

V_{\text{HCl}}\cdot 0{,}5\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} = 0{,}050\ \text{L}\cdot 0{,}2\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1} = 1{,}0\cdot 10^{-2}\ \text{mol}

V_{\text{HCl}} = \frac{1{,}0\cdot 10^{-2}\ \text{mol}}{0{,}5\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}} = 0{,}020\ \text{L} = 20\ \text{mL}

En ese punto la disolución solo contiene

\text{KCl}

y su pH es 7.

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

Consejo

En a) el error más frecuente es olvidar que el volumen total es $100\ \text{mL}$ : con $50\ \text{mL}$ saldría $[\text{H}_3\text{O}^+] = 0{,}04\ \text{M}$ y un pH de $1{,}40$ .

Trabaja siempre con moles, no con concentraciones, cuando mezcles disoluciones: primero los moles que reaccionan, después el exceso y, al final, la concentración en el volumen total.