QuímicaFácilCuestión · 2 pts

Problema resuelto de Química: Valoraciones y neutralizaciónSelectividad (PAU) · País Vasco 2023 · Junio

Enunciado

Mediante una valoración ácido-base, se quiere determinar la concentración exacta de una disolución de ácido sulfúrico

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

. Para ello, se introducen en un matraz Erlenmeyer 20 mL de la disolución del ácido y se llena una bureta de 50 mL con una disolución de NaOH 0,2 M.

a) Explica cómo continúa el procedimiento de la valoración acompañándolo de un dibujo esquemático. (1 punto)

b) Si al llegar al punto de neutralización se han consumido 10 mL de NaOH, calcula la concentración de la disolución de ácido sulfúrico. (1 punto)

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

a) Bureta enrasada con NaOH 0,2 M sobre el Erlenmeyer con 20 mL de ácido y fenolftaleína; se añade la base gota a gota agitando hasta el primer rosa persistente y se lee el volumen gastado.

b)

[\text{H}_2\text{SO}_4] = 0{,}05

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Una valoración consiste en añadir poco a poco una disolución de concentración conocida (el NaOH de la bureta) a un volumen conocido de la que queremos conocer (el ácido del Erlenmeyer) hasta que reaccionan exactamente. Un indicador nos avisa con un cambio de color de que hemos llegado.

Para el cálculo, la clave es que el ácido sulfúrico es diprótico: cada mol de

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

necesita 2 moles de NaOH.

Desarrollo

a) Montaje

El esquema que se pide: un soporte universal con una pinza de bureta que sujeta la bureta de 50 mL en vertical, llena de NaOH 0,2 M y con la llave abajo; justo debajo de la punta de la bureta, el matraz Erlenmeyer con los 20 mL de ácido sulfúrico y unas gotas de indicador, apoyado sobre un papel blanco (o un agitador magnético) para ver bien el color. Conviene rotular «bureta (NaOH 0,2 M)», «llave», «Erlenmeyer (

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

+ indicador)» y «soporte».

Pasos de la valoración

Enrasar la bureta. Tras enjuagarla con un poco de la propia disolución de NaOH, se llena por encima del cero y se deja caer líquido hasta que la parte baja del menisco quede en el 0,0 mL (y sin burbujas en la punta).
Añadir el indicador. Al Erlenmeyer con los 20 mL de ácido (medidos con pipeta) se le añaden dos o tres gotas de fenolftaleína, que es incolora en medio ácido. Al ser una valoración de ácido fuerte con base fuerte, el pH en el punto de equivalencia es 7 y sirve también azul de bromotimol; la fenolftaleína vira poco después (entre 8,2 y 10), con un error despreciable porque el salto de pH es muy brusco.
Añadir la base agitando. Se abre la llave y se deja caer el NaOH sobre el ácido mientras se agita el Erlenmeyer sin parar. Al principio puede ir rápido; cuando el rosa aparece y desaparece al agitar, se sigue gota a gota. Se produce la neutralización:

\text{H}_2\text{SO}_4(aq) + 2\,\text{NaOH}(aq) \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4(aq) + 2\,\text{H}_2\text{O}(l)

Punto final. Se cierra la llave cuando una sola gota deja la disolución de color rosa pálido que persiste al agitar (unos 30 s).
Anotar el volumen gastado leyendo la bureta y hacer los cálculos. Lo habitual es repetir la valoración dos o tres veces y tomar la media.

b) Moles de NaOH gastados

n(\text{NaOH}) = M\,V = 0{,}2\ \text{mol/L}\cdot 0{,}010\ \text{L} = 2\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Moles de ácido, con la relación 1 : 2 de la ecuación:

n(\text{H}_2\text{SO}_4) = \frac{n(\text{NaOH})}{2} = 1\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Concentración, en los 20 mL del Erlenmeyer:

[\text{H}_2\text{SO}_4] = \frac{1\cdot 10^{-3}\ \text{mol}}{0{,}020\ \text{L}} = 0{,}05\ \text{M}

Consejo

El fallo típico es olvidar que el sulfúrico tiene dos protones: con $M_aV_a = M_bV_b$ sin más saldría 0,1 M, el doble. Escribe la reacción ajustada y usa su estequiometría. En la explicación, nombra el indicador, di de qué color a qué color vira y cuándo se para.