QuímicaMedioProblema · 2 pts

Valoraciones y neutralización

Andalucía · 2024 · Julio

Enunciado

Bloque C · C3. El agua fuerte es una disolución acuosa que contiene un

25\ \%

en masa de

\text{HCl}

y tiene una densidad de

1{,}09\ \text{g}\,\text{mL}^{-1}

. Se diluyen

25\ \text{mL}

de agua fuerte añadiendo agua hasta un volumen final de

250\ \text{mL}

.

a) Calcule la concentración molar y el pH de la disolución diluida.

b) ¿Qué volumen de una disolución que contiene

3{,}7\ \text{g}\,\text{L}^{-1}

\text{Ca(OH)}_2

será necesario para neutralizar

20\ \text{mL}

de la disolución diluida de

\text{HCl}

?

Datos: Masas atómicas relativas:

\text{Ca} = 40

;

\text{Cl} = 35{,}5

;

\text{O} = 16

;

\text{H} = 1

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) } M = 0{,}747\ \text{mol}\,\text{L}^{-1};\qquad \text{pH} = 0{,}13\;}

\boxed{\;\textbf{b) } V(\text{Ca(OH)}_2) = 149\ \text{mL}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

En a), la cadena de conversión es la de siempre: volumen

\rightarrow

masa de disolución (densidad)

\rightarrow

masa de

\text{HCl}

(riqueza)

\rightarrow

moles (masa molar)

\rightarrow

molaridad, dividiendo por el volumen final.

En b) hay dos detalles decisivos:

La concentración de la base viene en $\text{g}\,\text{L}^{-1}$ : hay que pasarla a molaridad.
El $\text{Ca(OH)}_2$ tiene dos hidroxilos, así que la estequiometría es 1 : 2:

\text{Ca(OH)}_2 + 2\,\text{HCl} \longrightarrow \text{CaCl}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}

Desarrollo

a) Molaridad y pH de la disolución diluida.

Masa de los 25 mL de agua fuerte y masa de

\text{HCl}

que contienen:

m_{\text{disolución}} = 25\cdot 1{,}09 = 27{,}25\ \text{g} \qquad m_{\text{HCl}} = 0{,}25\cdot 27{,}25 = 6{,}81\ \text{g}

Con

M(\text{HCl}) = 1 + 35{,}5 = 36{,}5\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

n = \frac{6{,}81}{36{,}5} = 0{,}187\ \text{mol}

Esos moles quedan repartidos en el volumen final de 250 mL:

M = \frac{0{,}187}{0{,}250} = \mathbf{0{,}747\ mol\,L^{-1}}

\text{HCl}

es un ácido fuerte y se disocia por completo:

[\text{H}_3\text{O}^+] = 0{,}747\ \text{M} \quad\Longrightarrow\quad \text{pH} = -\log(0{,}747) = \mathbf{0{,}13}

Un pH tan bajo, casi cero, es coherente con lo corrosiva que es el agua fuerte.

b) Volumen de disolución de $\text{Ca(OH)}_2$ .

Molaridad de la base. Con

M(\text{Ca(OH)}_2) = 40 + 2(17) = 74\ \text{g}\,\text{mol}^{-1}

M_{\text{base}} = \frac{3{,}7}{74} = 0{,}050\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}

Moles de ácido a neutralizar (en los 20 mL de la disolución diluida):

n_{\text{HCl}} = 0{,}747\cdot 0{,}020 = 1{,}49\cdot 10^{-2}\ \text{mol}

Estequiometría. Cada

\text{Ca(OH)}_2

neutraliza dos

\text{HCl}

n_{\text{Ca(OH)}_2} = \frac{n_{\text{HCl}}}{2} = \frac{1{,}49\cdot 10^{-2}}{2} = 7{,}47\cdot 10^{-3}\ \text{mol}

Volumen necesario:

V = \frac{n}{M} = \frac{7{,}47\cdot 10^{-3}}{0{,}050} = 0{,}149\ \text{L} = \mathbf{149\ mL}

En la simulación, el valorante se introduce como base monohidroxílica de

[\text{OH}^-] = 2\cdot 0{,}050 = 0{,}10\ \text{M}

, que es lo que aporta el

\text{Ca(OH)}_2

; así el punto de equivalencia sale en los mismos 149 mL.

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

Consejo

En a), el volumen que va en el denominador es el final (250 mL), no los 25 mL de partida. Es el error que más veces arruina este tipo de problema.

En b) hay dos trampas encadenadas: convertir los $3{,}7\ \text{g}\,\text{L}^{-1}$ en molaridad, y acordarse del 2 de la estequiometría. Si olvidas el 2, el volumen sale el doble (298 mL).

Y no uses los 250 mL en el apartado b): el enunciado neutraliza solo 20 mL de la disolución diluida. Marca en el enunciado los volúmenes de cada paso antes de empezar a calcular.