Ejercicio resuelto de Valoraciones ácido-base · Química · 2025

BLOQUE D (Consta de dos cuestiones, debes responder a 1 de ellas)
D1. La concentración de ácido acético de un vinagre comercial determinada mediante valoración volumétrica ácido-base es de 63 g/L

a) Calcular el volumen de NaOH 1 M necesario para valorar 15 mL del vinagre comercial. (0,50)
b) Explicar el procedimiento y el material necesario para llevar a cabo la valoración y emplear un dibujo esquemático junto con las explicaciones. (0,75)
c) Razonar cómo será el pH de la disolución en el punto de equivalencia. (0,25)

$\textbf{a) Calcular el volumen de NaOH 1 M necesario para valorar 15 mL del vinagre comercial. (0,50)}$

Se pasa la concentración del vinagre de gramos por litro a molaridad, se obtienen los moles de ácido acético contenidos en la alícuota y, por la estequiometría uno a uno de la neutralización, esos son los moles de base que hay que añadir.

$M(\mathrm{CH_3COOH})=2\cdot12{,}0+4\cdot1{,}0+2\cdot16{,}0=60{,}0\ \text{g/mol}$

$c=\dfrac{63}{60{,}0}=1{,}05\ \text{mol/L}$

$\mathrm{CH_3COOH}+\mathrm{NaOH}\rightarrow \mathrm{CH_3COONa}+\mathrm{H_2O}$

$n(\mathrm{CH_3COOH})=1{,}05\cdot0{,}015=1{,}575\cdot10^{-2}\ \text{mol}$

$n(\mathrm{NaOH})=n(\mathrm{CH_3COOH})=1{,}575\cdot10^{-2}\ \text{mol}$

$V(\mathrm{NaOH})=\dfrac{n}{c}=\dfrac{1{,}575\cdot10^{-2}}{1}=1{,}575\cdot10^{-2}\ \text{L}=15{,}75\ \text{mL}$

Hacen falta $15{,}75$ mL de hidróxido de sodio 1 M para alcanzar el punto de equivalencia. El volumen es muy parecido al de la muestra porque las concentraciones de ácido y de base son casi iguales.

Conviene notar que el ácido acético es débil, pero eso no afecta a este cálculo: en el punto de equivalencia se neutraliza todo el ácido, esté disociado o no, y la estequiometría es la misma.

$\textbf{b) Explicar el procedimiento y el material necesario para llevar a cabo la valoración y emplear un dibujo esquemático junto con las explicaciones. (0,75)}$

Una valoración ácido-base consiste en añadir de forma controlada una base de concentración conocida sobre un volumen medido de ácido, hasta que un indicador señala que la neutralización se ha completado.

El montaje se dispone en vertical y consta de dos piezas alineadas. Sujeta al soporte por la pinza, la bureta graduada contiene la disolución de hidróxido de sodio y lleva la llave en su extremo inferior. Justo debajo, y centrado respecto a la llave, el erlenmeyer con el vinagre y unas gotas de indicador, apoyado sobre el agitador magnético. La punta de la bureta queda dentro de la boca del erlenmeyer, sin tocar sus paredes, para que no se pierda ninguna gota.

Material	Para qué se usa Bureta graduada de 25 mL	contiene el valorante, NaOH 1 M, y mide el volumen añadido Soporte con pinza de bureta	sujeta la bureta en posición vertical Pipeta aforada de 15 mL	mide con exactitud la alícuota de vinagre Erlenmeyer de 100 mL	recibe la muestra; en él ocurre la reacción Agitador magnético o varilla	homogeneiza la mezcla durante la adición Fenolftaleína	indicador; vira de incoloro a rosa en zona básica Frasco lavador y embudo	enrasan y trasvasan sin pérdidas

El procedimiento se desarrolla en cuatro fases:

i) Se toman con la pipeta aforada 15 mL de vinagre, se pasan al erlenmeyer y se añaden dos o tres gotas de fenolftaleína.

ii) Se llena la bureta con la disolución de hidróxido de sodio, se elimina la burbuja de la llave y se enrasa a cero.

iii) Se abre la llave y se deja caer el valorante gota a gota, agitando sin parar. Al acercarse al punto final la adición debe hacerse gota a gota, porque una sola de más pasa de largo el viraje.

iv) Cuando el color rosa persiste al agitar, se cierra la llave y se anota el volumen gastado. La operación se repite tres veces y se promedian los volúmenes concordantes.

Se elige fenolftaleína y no naranja de metilo porque, como se razona en el apartado siguiente, el punto de equivalencia de esta valoración no cae en pH 7 sino en zona básica, y el indicador debe virar precisamente ahí.

$\textbf{c) Razonar cómo será el pH de la disolución en el punto de equivalencia. (0,25)}$

En el punto de equivalencia no queda ácido ni base libres: todo el ácido acético se ha convertido en acetato de sodio. Se estudia entonces el comportamiento de los iones que quedan en disolución.

$\mathrm{CH_3COONa}\,(aq)\rightarrow \mathrm{CH_3COO^-}\,(aq)+\mathrm{Na^+}\,(aq)$

El ion acetato es la base conjugada de un ácido débil, así que tiene carácter básico apreciable y capta protones del agua, liberando iones hidróxido:

$\mathrm{CH_3COO^-}+\mathrm{H_2O}\rightleftharpoons \mathrm{CH_3COOH}+\mathrm{OH^-}$

El ion sodio, en cambio, procede de una base fuerte y no hidroliza en absoluto.

El pH en el punto de equivalencia será básico, mayor que 7, porque solo uno de los dos iones reacciona con el agua y lo hace generando hidróxidos. Es la regla general de la valoración de un ácido débil con una base fuerte, y es lo que obliga a usar un indicador que vire en zona básica.