QuímicaMedioProblema · 2 pts

Valoraciones y neutralización

Andalucía · 2021 · Junio

Enunciado

Bloque C · C3. Se preparan

250

mL de una disolución acuosa de

\text{HCl}

a partir de

2

mL de una disolución de

\text{HCl}

comercial de densidad

1{,}38\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}

33\ \%

de riqueza en masa.

a) ¿Cuál es la molaridad y el pH de la disolución que se ha preparado?

b) ¿Qué volumen de una disolución de

\text{Ca}(\text{OH})_2

0{,}02

M es necesario añadir para neutralizar

100

mL de la disolución que se ha preparado?

Datos: masas atómicas

\text{Cl} = 35{,}5

;

\text{H} = 1

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } M = 9{,}98\cdot 10^{-2} \text{ mol}\cdot\text{L}^{-1} \;;\quad \text{pH} = 1{,}00\;}

\boxed{\;\textbf{b) } V(\text{Ca}(\text{OH})_2) = 250 \text{ mL}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

El apartado a) es la cadena del reactivo comercial, pero partiendo de los 2 mL que se toman, no de un litro:

2 \text{ mL} \xrightarrow{\;\times d\;} m_{\text{disolución}} \xrightarrow{\;\times \tfrac{33}{100}\;} m(\text{HCl}) \xrightarrow{\;\div M\;} n \xrightarrow{\;\div 0{,}250\;} \text{molaridad}

\text{HCl}

es un ácido fuerte, así que

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

coincide con su concentración.

En b), cuidado con el 2 del hidróxido de calcio: es una base diprótica y cada mol neutraliza dos de ácido.

Desarrollo

a) Molaridad y pH.

Masa de disolución comercial tomada:

m_{\text{dis}} = 2 \text{ mL} \cdot 1{,}38 \frac{\text{g}}{\text{mL}} = 2{,}76 \text{ g}

Masa de $\text{HCl}$ puro (riqueza del

33\ \%

m(\text{HCl}) = 2{,}76 \cdot 0{,}33 = 0{,}911 \text{ g}

Moles, con

M(\text{HCl}) = 1 + 35{,}5 = 36{,}5\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}

n = \frac{0{,}911}{36{,}5} = 2{,}495\cdot 10^{-2} \text{ mol}

Molaridad, tras enrasar a

250

mL:

M = \frac{2{,}495\cdot 10^{-2}}{0{,}250}

\boxed{M = 9{,}98\cdot 10^{-2} \text{ mol}\cdot\text{L}^{-1} \approx 0{,}1 \text{ M}}

pH. El cloruro de hidrógeno es un ácido fuerte y se disocia por completo:

\text{HCl} + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Cl}^- + \text{H}_3\text{O}^+

[\text{H}_3\text{O}^+] = 9{,}98\cdot 10^{-2} \text{ M}

\text{pH} = -\log(9{,}98\cdot 10^{-2})

\boxed{\text{pH} = 1{,}00}

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

b) Volumen de $\text{Ca}(\text{OH})_2$ $0{,}02$ M.

Reacción de neutralización ajustada:

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

Moles de ácido en los $100$ mL:

n(\text{HCl}) = 9{,}98\cdot 10^{-2} \cdot 0{,}100 = 9{,}98\cdot 10^{-3} \text{ mol}

Moles de base necesarios, con la relación

1\!:\!2

n(\text{Ca}(\text{OH})_2) = \frac{9{,}98\cdot 10^{-3}}{2} = 4{,}99\cdot 10^{-3} \text{ mol}

Volumen:

V = \frac{n}{M} = \frac{4{,}99\cdot 10^{-3}}{0{,}02}

\boxed{V = 0{,}250 \text{ L} = 250 \text{ mL}}

Comprobación por equivalentes:

1 \cdot 0{,}0998 \cdot 100 = 2 \cdot 0{,}02 \cdot V \;\Longrightarrow\; V = \frac{9{,}98}{0{,}04} = 249{,}5 \text{ mL} \;\checkmark

Consejo

El error de cálculo más frecuente del apartado b) es olvidar que el $\text{Ca}(\text{OH})_2$ aporta dos hidroxilos. Sin ese factor 2 obtendrías $500$ mL, el doble de lo necesario.

La comprobación por equivalentes lo detecta al instante y solo cuesta una línea: $n_{\text{ácido}}\cdot(\text{n.}^{\text{o}} \text{ de } \text{H}^+) \;=\; n_{\text{base}}\cdot(\text{n.}^{\text{o}} \text{ de } \text{OH}^-)$ Y en a), ten cuidado con el punto de partida: la riqueza y la densidad se aplican a los 2 mL tomados, no a un litro. Si calculas la molaridad del comercial ( $12{,}5$ M) y luego diluyes, llegarás al mismo sitio; lo importante es no mezclar las dos rutas.