QuímicaMedioProblema · 2 pts

Valoraciones y neutralización

Andalucía · 2022 · Reserva 3

Enunciado

Bloque C · C3. Se prepara una disolución tomando

2

mL de ácido nítrico (

\text{HNO}_3

)

15

M y añadiendo agua hasta un volumen total de

0{,}5

L. Basándose en las reacciones químicas correspondientes, calcule:

a) La concentración y el pH de la disolución diluida.

b) ¿Qué volumen de una disolución de hidróxido de potasio (

\text{KOH}

) del

40\ \%

de riqueza en masa y densidad

1{,}51\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}

será necesario para neutralizar

20

mL de la disolución de ácido nítrico

15

M?

Datos: masas atómicas

\text{K} = 39{,}1

;

\text{O} = 16

;

\text{H} = 1

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } M = 0{,}060 \text{ mol}\cdot\text{L}^{-1} \;;\quad \text{pH} = 1{,}22\;}

\boxed{\;\textbf{b) } V(\text{KOH}) = 27{,}9 \text{ mL}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Dos apartados con planteamientos distintos, y conviene no confundirlos:

a) es una dilución: lo que se conserva son los moles de soluto.

M_1 V_1 = M_2 V_2

b) es una neutralización sobre el ácido concentrado (los $15$ M, no la disolución diluida). Ojo con este detalle del enunciado.

Y en b) hay un paso extra: el

\text{KOH}

viene descrito por riqueza y densidad, así que hay que ir de moles a volumen de disolución comercial recorriendo la cadena al revés.

Desarrollo

a) Concentración y pH de la disolución diluida.

Moles de ácido tomados:

n(\text{HNO}_3) = M\cdot V = 15 \cdot 0{,}002 = 0{,}030 \text{ mol}

Concentración tras diluir a $0{,}5$ L:

M_2 = \frac{n}{V} = \frac{0{,}030}{0{,}500}

\boxed{M_2 = 0{,}060 \text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}}

pH. El ácido nítrico es fuerte y se disocia por completo:

\text{HNO}_3 + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{NO}_3^- + \text{H}_3\text{O}^+

[\text{H}_3\text{O}^+] = 0{,}060 \text{ M}

\text{pH} = -\log(0{,}060)

\boxed{\text{pH} = 1{,}22}

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

b) Volumen de $\text{KOH}$ comercial.

Moles de ácido a neutralizar. Atención: son los

20

mL de la disolución $15$ M, no de la diluida.

n(\text{HNO}_3) = 15 \cdot 0{,}020 = 0{,}30 \text{ mol}

Reacción de neutralización,

1\!:\!1

(ambos son monopróticos):

\text{KOH} + \text{HNO}_3 \longrightarrow \text{KNO}_3 + \text{H}_2\text{O}

n(\text{KOH}) = 0{,}30 \text{ mol}

Masa de $\text{KOH}$ puro, con

M(\text{KOH}) = 39{,}1 + 16 + 1 = 56{,}1\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}

m(\text{KOH}) = 0{,}30 \cdot 56{,}1 = 16{,}83 \text{ g}

Masa de disolución comercial (riqueza del

40\ \%

m_{\text{dis}} = \frac{16{,}83}{0{,}40} = 42{,}08 \text{ g}

Volumen, con la densidad:

V = \frac{m_{\text{dis}}}{d} = \frac{42{,}08}{1{,}51}

\boxed{V(\text{KOH}) = 27{,}9 \text{ mL}}

Comprobación de coherencia. La molaridad de ese

\text{KOH}

comercial es

M = \frac{1000 \cdot 1{,}51 \cdot 0{,}40}{56{,}1} = 10{,}77 \text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}

y, en efecto,

V = 0{,}30/10{,}77 = 0{,}0279

L. ✓

Consejo

Lee con cuidado el apartado b): pide neutralizar $20$ mL de la disolución $15$ M, no de la diluida del apartado a). Es una trampa de lectura habitual. Si usaras la $0{,}060$ M, obtendrías $0{,}11$ mL en lugar de $27{,}9$ mL: un factor 250 de error.

Y ten a mano la fórmula del reactivo comercial, que convierte riqueza y densidad en molaridad de un golpe: $M = \frac{1000 \cdot d \cdot \%/100}{M_{\text{molar}}}$ Con $d = 1{,}51$ , riqueza $40\ \%$ y $M_{\text{molar}} = 56{,}1$ , da $10{,}77$ M. Es útil como comprobación, aunque el camino paso a paso (moles $\to$ masa de soluto $\to$ masa de disolución $\to$ volumen) es el que se valora en el desarrollo.