Ejercicio resuelto de Valoraciones ácido-base · Química · 2023

5. a) 5 mL de una disolución de NaOH se mezclan con 10 mL de una disolución de HCl 0,2 M. La disolución así obtenida tiene pH = 2. Calcule la concentración de la disolución inicial de NaOH. (1,50 p)
b) Se valoran 10 mL de la disolución de NaOH del apartado anterior con el HCl 0,2 M del apartado anterior. Si se llena la bureta con 20 mL del HCl 0,2 M, razone si serán suficientes para llegar al punto de equivalencia. (NOTA: este apartado puede contestarse sin conocer el resultado del anterior). (0,50 p)

$\textbf{a) Calcule la concentración de la disolución inicial de NaOH. (1{,}50 p)}$

Que el pH final sea 2, un valor ácido, dice que el HCl estaba en exceso: parte de él ha neutralizado toda la base y el resto ha quedado libre.

$\mathrm{NaOH(ac)} + \mathrm{HCl(ac)} \rightarrow \mathrm{NaCl(ac)} + \mathrm{H_2O(l)}$

Se calcula primero el ácido que sobra, a partir del pH y del volumen total:

$[\mathrm{H_3O^+}] = 10^{-2} = 0{,}01 \text{ mol/L}$

$V_t = 5 + 10 = 15 \text{ mL} = 0{,}015 \text{ L}$

$n(\mathrm{HCl})_{\text{exceso}} = 0{,}01 \cdot 0{,}015 = 1{,}5 \cdot 10^{-4} \text{ mol}$

Y ahora el ácido que se puso al principio:

$n(\mathrm{HCl})_{\text{inicial}} = 0{,}010 \cdot 0{,}2 = 2{,}0 \cdot 10^{-3} \text{ mol}$

La diferencia entre ambos es el ácido consumido, y por ser la reacción mol a mol coincide con los moles de base:

$n(\mathrm{NaOH}) = 2{,}0 \cdot 10^{-3} - 1{,}5 \cdot 10^{-4} = 1{,}85 \cdot 10^{-3} \text{ mol}$

$c(\mathrm{NaOH}) = \frac{1{,}85 \cdot 10^{-3}}{0{,}005} = 0{,}37 \text{ mol/L}$

$\textbf{b) Razone si serán suficientes para llegar al punto de equivalencia. (0{,}50 p)}$

Se puede razonar sin ningún cálculo. En el apartado anterior, 5 mL de esa misma sosa no bastaron para consumir 10 mL del ácido, y sobró parte de este. Luego 10 mL de sosa, que es el doble, necesitarán menos de 20 mL de ácido, que también es el doble.

Con el número del apartado a) se confirma. Los moles de base son:

$n(\mathrm{NaOH}) = 0{,}010 \cdot 0{,}37 = 3{,}7 \cdot 10^{-3} \text{ mol}$

$V(\mathrm{HCl}) = \frac{3{,}7 \cdot 10^{-3}}{0{,}2} = 0{,}0185 \text{ L} = 18{,}5 \text{ mL}$

Como 18,5 mL es menor que los 20 mL de la bureta, $\textbf{sí}$ son suficientes para alcanzar el punto de equivalencia, aunque con poco margen.