QuímicaFácil2 pts

pH de ácidos y bases

También trata: Valoraciones y neutralización

Comunidad de Madrid · 2021 · Julio (coincidentes)

Enunciado

Se prepara una disolución disolviendo

5{,}00\ \text{g}

de hidróxido de sodio en agua hasta un volumen final de

250\ \text{mL}

.

a) (0,5 puntos) Calcule el pH de la disolución.

b) (0,75 puntos) Si se diluye la disolución anterior hasta

2{,}0\ \text{L}

, ¿cuál será el nuevo pH?

c) (0,75 puntos) Calcule el volumen necesario de una disolución

0{,}100\ \text{M}

de ácido sulfúrico necesario para neutralizar

50{,}0\ \text{mL}

de la disolución inicial. Formule la reacción.

Datos. Masas atómicas: H = 1,0; O = 16,0; Na = 23,0.

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) $\text{pH} = 13{,}70$ .
b) $\text{pH} = 12{,}80$ .
c) $\text{H}_2\text{SO}_4 + 2\,\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\,\text{H}_2\text{O}$ ; $V = 125\ \text{mL}$ .

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

El NaOH es una base fuerte: se disocia por completo y

[\text{OH}^-] = [\text{NaOH}]

. Con

[\text{OH}^-]

se calcula el pOH y, con

\text{pH} + \text{pOH} = 14

, el pH. Al diluir no cambian los moles, solo el volumen. En la neutralización, el ácido sulfúrico es diprótico: cada mol de

\text{H}_2\text{SO}_4

neutraliza dos de NaOH.

Desarrollo

a) pH de la disolución inicial.

M(\text{NaOH}) = 23{,}0 + 16{,}0 + 1{,}0 = 40{,}0\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1} \qquad n = \frac{5{,}00\ \text{g}}{40{,}0\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}} = 0{,}125\ \text{mol}

[\text{NaOH}] = \frac{0{,}125\ \text{mol}}{0{,}250\ \text{L}} = 0{,}500\ \text{M}

\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^- \qquad [\text{OH}^-] = 0{,}500\ \text{M}

\text{pOH} = -\log 0{,}500 = 0{,}30 \qquad \text{pH} = 14 - 0{,}30 = 13{,}70

b) pH tras diluir hasta $2{,}0\ \text{L}$ .

Los moles de NaOH no cambian:

[\text{OH}^-] = \frac{0{,}125\ \text{mol}}{2{,}0\ \text{L}} = 0{,}0625\ \text{M}

\text{pOH} = -\log 0{,}0625 = 1{,}20 \qquad \text{pH} = 14 - 1{,}20 = 12{,}80

Al diluir ocho veces, el pH baja

\log 8 = 0{,}90

unidades: la disolución sigue siendo muy básica, pero menos.

c) Neutralización con ácido sulfúrico.

\text{H}_2\text{SO}_4 + 2\,\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\,\text{H}_2\text{O}

n(\text{NaOH}) = 0{,}0500\ \text{L}\cdot 0{,}500\ \text{M} = 0{,}0250\ \text{mol} \qquad n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{0{,}0250}{2} = 0{,}0125\ \text{mol}

V(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{0{,}0125\ \text{mol}}{0{,}100\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}} = 0{,}125\ \text{L} = 125\ \text{mL}

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

Consejo

Con una base calcula primero el pOH y después el pH: escribir $\text{pH} = -\log 0{,}500$ es el error más repetido en este tipo de pregunta.

En c), la estequiometría manda: el sulfúrico tiene dos protones, así que hace falta la mitad de moles que de NaOH. Igualar $M_aV_a = M_bV_b$ sin más da el doble de volumen.