QuímicaMedioProblema · 2 pts

Valoraciones y neutralización

Andalucía · 2024 · Reserva 4

Enunciado

Bloque C · C3. Una disolución acuosa de

\text{KOH}

para uso industrial tiene una composición del

40\ \%

de riqueza en masa y densidad

1{,}515\ \text{g}\,\text{mL}^{-1}

.

a) Calcule el volumen necesario de esta disolución para preparar

5\ \text{L}

de una disolución acuosa de pH 13.

b) Si a

50\ \text{mL}

de la disolución de

\text{KOH}

de uso industrial se le adiciona agua hasta un volumen de

250\ \text{mL}

, calcule el volumen de una disolución acuosa de

\text{HClO}_4

2\ \text{M}

necesario para neutralizarla.

Datos: Masas atómicas relativas:

\text{K} = 39

;

\text{O} = 16

;

\text{H} = 1

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } V(\text{KOH industrial}) = 46{,}2\ \text{mL}\;}

\boxed{\;\textbf{b) } V(\text{HClO}_4) = 271\ \text{mL}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

En a) se recorre el camino de atrás hacia adelante: pH

\rightarrow

[\text{OH}^-]

\rightarrow

moles necesarios

\rightarrow

masa de

\text{KOH}

\rightarrow

masa de disolución comercial (dividiendo por la riqueza)

\rightarrow

volumen (dividiendo por la densidad).

En b) hay una observación que ahorra trabajo: la dilución no cambia los moles de

\text{KOH}

. Como al final hay que neutralizarlos todos, el dato de los 250 mL es irrelevante para el cálculo; basta con los moles que hay en los 50 mL de partida.

Y la neutralización es 1 : 1, porque el

\text{HClO}_4

es monoprótico y el

\text{KOH}

tiene un solo hidroxilo.

Desarrollo

a) Volumen de $\text{KOH}$ industrial para preparar 5 L de pH 13.

\text{pOH} = 14 - 13 = 1 \quad\Longrightarrow\quad [\text{OH}^-] = 10^{-1} = 0{,}1\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}

\text{KOH}

es una base fuerte y aporta un hidroxilo por fórmula, así que su concentración coincide con

[\text{OH}^-]

n_{\text{KOH}} = 0{,}1\cdot 5 = 0{,}5\ \text{mol}

Con

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

m_{\text{KOH}} = 0{,}5\cdot 56 = 28\ \text{g}

Como la disolución comercial solo tiene un

40\ \%

de riqueza:

m_{\text{disolución}} = \frac{28}{0{,}40} = 70\ \text{g} \qquad\Longrightarrow\qquad V = \frac{70}{1{,}515} = \mathbf{46{,}2\ mL}

b) Volumen de $\text{HClO}_4$ para neutralizar.

Moles de $\text{KOH}$ en los 50 mL de disolución industrial:

m_{\text{disolución}} = 50\cdot 1{,}515 = 75{,}75\ \text{g} \qquad m_{\text{KOH}} = 0{,}40\cdot 75{,}75 = 30{,}3\ \text{g}

n_{\text{KOH}} = \frac{30{,}3}{56} = 0{,}541\ \text{mol}

Al añadir agua hasta 250 mL, esos moles no cambian: solo se reparten en más volumen. Como hay que neutralizarlos todos, la dilución no afecta al resultado.

Neutralización, con estequiometría 1 : 1:

\text{KOH} + \text{HClO}_4 \longrightarrow \text{KClO}_4 + \text{H}_2\text{O}

n_{\text{HClO}_4} = 0{,}541\ \text{mol} \quad\Longrightarrow\quad V = \frac{0{,}541}{2} = 0{,}271\ \text{L} = \mathbf{271\ mL}

En la simulación se valoran los 250 mL de la disolución diluida, que es

0{,}541/0{,}250 = 2{,}16\ \text{M}

\text{KOH}

, con el

\text{HClO}_4

2 M: el punto de equivalencia sale en esos mismos 271 mL.

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

Consejo

En a) hay que empezar por el pOH, no por el pH: es una base. Si calculas $10^{-13}$ obtienes $[\text{H}_3\text{O}^+]$ , que no sirve para nada aquí.

La riqueza y la densidad dividen cuando vas de la disolución preparada a la botella comercial. Comprobación de sentido común: la masa de disolución (70 g) tiene que ser mayor que la de soluto (28 g).

En b), date cuenta de que la dilución no cambia los moles: el dato de los 250 mL está puesto para despistar. Si intentas recalcular la concentración diluida y trabajas con ella, llegarás al mismo resultado, pero dando un rodeo innecesario.