QuímicaMedioProblema · 2 pts

Valoraciones y neutralización

Andalucía · 2022 · Junio

Enunciado

Bloque C · C3. Se tiene una disolución de

\text{KOH}

del

2{,}4\ \%

de riqueza en masa y

1{,}05\ \text{g}\cdot\text{mL}^{-1}

de densidad. Basándose en las reacciones químicas correspondientes, calcule:

a) La molaridad y el pH de la disolución.

b) Los gramos de

\text{KOH}

que se necesitan para neutralizar

20

mL de una disolución de

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

0{,}5

M.

Datos: masas atómicas

\text{H} = 1

;

\text{K} = 39

;

\text{O} = 16

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } M = 0{,}45 \text{ mol}\cdot\text{L}^{-1} \;;\quad \text{pH} = 13{,}65\;}

\boxed{\;\textbf{b) } m(\text{KOH}) = 1{,}12 \text{ g}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

El apartado a) es la cadena habitual del reactivo comercial, partiendo de 1 L de disolución:

1000 \text{ mL} \xrightarrow{\;\times d\;} m_{\text{disolución}} \xrightarrow{\;\times \tfrac{2{,}4}{100}\;} m(\text{KOH}) \xrightarrow{\;\div M\;} n = \text{molaridad}

\text{KOH}

es una base fuerte, así que

[\text{OH}^-]

coincide con la molaridad y se pasa al pH vía el pOH.

En b) cuidado con el 2 del ácido sulfúrico: es diprótico, así que cada mol suyo consume dos de hidróxido.

Desarrollo

a) Molaridad y pH.

Masa de 1 L de disolución:

m_{\text{dis}} = 1000 \text{ mL} \cdot 1{,}05 \frac{\text{g}}{\text{mL}} = 1050 \text{ g}

Masa de $\text{KOH}$ puro:

m(\text{KOH}) = 1050 \cdot 0{,}024 = 25{,}2 \text{ g}

Moles, con

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

n = \frac{25{,}2}{56} = 0{,}45 \text{ mol}

\boxed{M = 0{,}45 \text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}}

pH. El hidróxido de potasio es una base fuerte y se disocia por completo:

\text{KOH} \longrightarrow \text{K}^+ + \text{OH}^-

[\text{OH}^-] = 0{,}45 \text{ M} \;\Longrightarrow\; \text{pOH} = -\log(0{,}45) = 0{,}35

\text{pH} = 14 - \text{pOH} = 14 - 0{,}35

\boxed{\text{pH} = 13{,}65}

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

b) Gramos de $\text{KOH}$ para neutralizar el ácido.

Reacción de neutralización ajustada:

2\,\text{KOH} + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{K}_2\text{SO}_4 + 2\,\text{H}_2\text{O}

Moles de ácido:

n(\text{H}_2\text{SO}_4) = 0{,}5 \cdot 0{,}020 = 1{,}0\cdot 10^{-2} \text{ mol}

Moles de base necesarios, con la relación

2\!:\!1

n(\text{KOH}) = 2 \cdot 1{,}0\cdot 10^{-2} = 2{,}0\cdot 10^{-2} \text{ mol}

Masa:

m = n \cdot M = 2{,}0\cdot 10^{-2} \cdot 56

\boxed{m(\text{KOH}) = 1{,}12 \text{ g}}

Comprobación por equivalentes:

n(\text{H}_3\text{O}^+) = 2 \cdot 0{,}5 \cdot 0{,}020 = 0{,}020 \text{ mol} = n(\text{OH}^-) \;\checkmark

Dato adicional útil: si se emplease la disolución del apartado a), el volumen necesario sería

V = \frac{0{,}020}{0{,}45} = 4{,}44\cdot 10^{-2} \text{ L} = 44{,}4 \text{ mL}

Consejo

El error más caro del apartado a) es calcular el pH como $-\log(0{,}45) = 0{,}35$ y dejarlo ahí. Ese número es el pOH, no el pH: acabas de disolver una base fuerte, así que el pH tiene que ser mayor que 7. Cuando trabajes con bases, escribe siempre el paso intermedio: $[\text{OH}^-] \;\to\; \text{pOH} = -\log[\text{OH}^-] \;\to\; \text{pH} = 14 - \text{pOH}$ Y en b), la comprobación por equivalentes ( $n_{\text{H}^+} = n_{\text{OH}^-}$ ) detecta al instante si has olvidado el factor 2 del sulfúrico. Es un segundo de trabajo y salva un punto entero.