QuímicaFácil2 pts

Valoraciones y neutralización

Castilla y León · 2023 · Junio

Enunciado

Se dispone de 70 mL de una disolución acuosa de

\text{KOH}

0,30 M a la que se añade una disolución acuosa de

\text{HCl}

0,15 M. Calcule, suponiendo volúmenes aditivos:

a) (1,0 puntos) El pH cuando se han añadido 50 mL de la disolución acuosa de

\text{HCl}

.

b) (1,0 puntos) El volumen de la disolución acuosa de

\text{HCl}

que es necesario añadir a la disolución inicial de

\text{KOH}

para neutralizarla y justifique el valor final del pH.

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\text{a)}\ \text{pH} = 13{,}05\qquad \text{b)}\ V(\text{HCl}) = 140\ \text{mL};\ \ \text{pH} = 7\;}

En b) el pH es neutro porque el

\text{KCl}

, sal de ácido fuerte y base fuerte, no se hidroliza.

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

\text{KOH}

y el

\text{HCl}

son una base y un ácido fuertes, totalmente disociados, que reaccionan mol a mol:

\text{H}^+ + \text{OH}^- \to \text{H}_2\text{O}

. En a) se calculan los moles de cada uno, se ve cuál sobra y se divide el exceso entre el volumen total para sacar el pOH y el pH. En b) se igualan los moles de ácido y de base y se razona el pH con la sal que queda, el

\text{KCl}

Desarrollo

Reacción de neutralización:

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

Moles de base inicial:

n(\text{OH}^-) = n(\text{KOH}) = 0{,}070\ \text{L}\cdot 0{,}30\ \text{mol}\,\text{L}^{-1} = 0{,}021\ \text{mol}

a) pH tras añadir 50 mL de HCl

n(\text{H}^+) = n(\text{HCl}) = 0{,}050\ \text{L}\cdot 0{,}15\ \text{mol}\,\text{L}^{-1} = 7{,}5\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Reaccionan mol a mol, así que el ácido se agota y sobra base:

n(\text{OH}^-)_{\text{exceso}} = 0{,}021 - 0{,}0075 = 0{,}0135\ \text{mol}

Volumen total (aditivo):

70 + 50 = 120\ \text{mL} = 0{,}120\ \text{L}

[\text{OH}^-] = \frac{0{,}0135\ \text{mol}}{0{,}120\ \text{L}} = 0{,}1125\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}

\text{pOH} = -\log 0{,}1125 = 0{,}95 \qquad \text{pH} = 14 - 0{,}95 = 13{,}05

El pH es básico, como corresponde a un exceso de base fuerte.

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

b) Volumen de HCl para la neutralización y pH final

En el punto de equivalencia los moles de

\text{H}^+

añadidos igualan a los de

\text{OH}^-

n(\text{HCl}) = n(\text{KOH}) = 0{,}021\ \text{mol} \;\Rightarrow\; V(\text{HCl}) = \frac{0{,}021\ \text{mol}}{0{,}15\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}} = 0{,}140\ \text{L} = 140\ \text{mL}

En ese punto solo queda en disolución

\text{KCl}

, totalmente disociada en

\text{K}^+

\text{Cl}^-

El $\text{K}^+$ es el ácido conjugado de una base fuerte ( $\text{KOH}$ ): es un ácido conjugado muy débil y no reacciona con el agua.
El $\text{Cl}^-$ es la base conjugada de un ácido fuerte ( $\text{HCl}$ ): es una base conjugada muy débil y tampoco se hidroliza.

Ninguno de los iones altera el equilibrio de autoionización del agua, así que

[\text{H}_3\text{O}^+] = [\text{OH}^-] = 10^{-7}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}

a 25 °C y la disolución es neutra: pH = 7.

Consejo

En las mezclas de ácido y base trabaja siempre con moles, no con concentraciones: resta los moles, mira qué sobra y solo al final divide entre el volumen total. Usar los 70 mL o los 50 mL en vez de los 120 mL es el error más frecuente.

Que el punto de equivalencia tenga pH = 7 solo pasa con ácido fuerte y base fuerte: con un ácido o una base débil la sal se hidroliza y el pH no es neutro. Por eso piden justificarlo.

Paso 1 de 3

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