Ejercicio resuelto de Valoraciones ácido-base · Química · 2026

BLOQUE D (Consta de dos preguntas, debes responder a 1 de ellas)
D1. En una farmacia se recibe un lote de disoluciones antisépticas que contienen peróxido de hidrógeno. Para verificar su concentración, la farmacéutica realiza una permanganometría tomando una muestra de 2,0 mL de la solución antiséptica y diluyéndola con agua hasta los 50 mL. Para la valoración utiliza una disolución acuosa acidificada de permanganato de potasio 0,02 M. La reacción que tiene lugar en la valoración es la siguiente:
$2\,\mathrm{KMnO_4}\,(aq)+5\,\mathrm{H_2O_2}\,(aq)+3\,\mathrm{H_2SO_4}\,(aq)\rightarrow 2\,\mathrm{MnSO_4}\,(aq)+5\,\mathrm{O_2}\,(g)+8\,\mathrm{H_2O}\,(l)+\mathrm{K_2SO_4}\,(aq)$

a) Explicar el procedimiento experimental para realizar esta valoración, e indicar el material de laboratorio necesario. Completar la explicación con un esquema del montaje. (1,00)
b) Si en el punto de equivalencia se han consumido 18,5 mL de la disolución de $\mathrm{KMnO_4}$, calcular la concentración de peróxido de hidrógeno en la disolución antiséptica original, expresando el resultado en % en masa (m/m). Considerar que la densidad de la solución antiséptica es de 1,01 g/mL. (0,50)
c) Indicar cómo se detecta visualmente el punto final de esta valoración y explicar por qué no es necesario añadir un indicador externo. (0,50)

$\textbf{a) Explicar el procedimiento experimental para realizar esta valoración, e indicar el material de laboratorio necesario. Completar la explicación con un esquema del montaje. (1,00)}$

Una valoración consiste en añadir de forma controlada un reactivo de concentración conocida, el valorante, sobre un volumen medido del que se quiere analizar, hasta alcanzar el punto de equivalencia. Aquí el valorante es la disolución de permanganato de potasio y el analito el peróxido de hidrógeno de la muestra antiséptica.

El montaje se dispone en vertical y consta de dos piezas alineadas: sujeta al soporte mediante la pinza, la bureta graduada con la disolución de permanganato, con la llave en su extremo inferior; justo debajo de la llave, y centrado respecto a ella, el erlenmeyer con la muestra diluida y acidulada, apoyado sobre el agitador magnético. La punta de la bureta debe quedar dentro de la boca del erlenmeyer, sin tocar sus paredes, para que ninguna gota se pierda.

Se relaciona primero el material con la función que cumple cada pieza:

Material	Para qué se usa Bureta graduada de 25 mL	contiene el valorante, la disolución de $\mathrm{KMnO_4}$ 0,02 M, y permite medir con precisión el volumen añadido Soporte con pinza de bureta	sujeta la bureta en posición vertical Pipeta aforada de 2,0 mL	mide con exactitud la alícuota de disolución antiséptica Matraz aforado de 50 mL	lleva la alícuota hasta el volumen final de dilución Erlenmeyer de 100 mL	recibe la muestra diluida y es donde tiene lugar la reacción Agitador magnético o varilla	homogeneiza la mezcla durante la adición Frasco lavador y embudo	enrasan y trasvasan sin pérdidas de disolución

El procedimiento se desarrolla en cuatro fases:

i) Se toman con la pipeta aforada 2,0 mL de la disolución antiséptica, se pasan al matraz aforado de 50 mL y se completa con agua destilada hasta el enrase. Esta dilución previa es necesaria porque el peróxido comercial está demasiado concentrado y consumiría mucho más valorante del que cabe en la bureta.

ii) Se trasvasa la muestra diluida al erlenmeyer y se acidula con ácido sulfúrico. El medio ácido es imprescindible: la reacción del enunciado consume protones y solo en medio ácido el permanganato se reduce a $\mathrm{Mn^{2+}}$, que es la estequiometría sobre la que se hace el cálculo.

iii) Se llena la bureta con la disolución de permanganato, se enrasa a cero eliminando la burbuja de la llave y se coloca sobre el erlenmeyer.

iv) Se abre la llave y se añade el valorante gota a gota, agitando continuamente, hasta que el color señala el punto final. Se anota entonces el volumen gastado. La operación se repite al menos tres veces y se promedian los volúmenes concordantes.

$2\,\mathrm{KMnO_4}+5\,\mathrm{H_2O_2}+3\,\mathrm{H_2SO_4}\rightarrow 2\,\mathrm{MnSO_4}+5\,\mathrm{O_2}+8\,\mathrm{H_2O}+\mathrm{K_2SO_4}$

En el punto de equivalencia se ha añadido exactamente la cantidad de permanganato que exige la estequiometría, dos moles por cada cinco de peróxido, y de ese volumen se deduce la concentración buscada.

$\textbf{b) Si en el punto de equivalencia se han consumido 18,5 mL de la disolución de }\boldsymbol{\mathrm{KMnO_4}}\textbf{, calcular la concentración de peróxido de hidrógeno en la disolución antiséptica original, expresando el resultado en \% en masa (m/m). Considerar que la densidad de la solución antiséptica es de 1,01 g/mL. (0,50)}$

Se calculan los moles de valorante gastados, se pasan a moles de peróxido con la estequiometría de la reacción y se convierten en masa. Esa masa procede íntegramente de la alícuota de 2,0 mL, cuya masa se obtiene de la densidad.

$n(\mathrm{KMnO_4})=c\cdot V=0{,}02\cdot0{,}0185=3{,}70\cdot10^{-4}\ \text{mol}$

$n(\mathrm{H_2O_2})=3{,}70\cdot10^{-4}\cdot\dfrac{5}{2}=9{,}25\cdot10^{-4}\ \text{mol}$

La dilución previa no altera la cantidad de peróxido: los moles que se han valorado son los que había en los 2,0 mL iniciales.

$M(\mathrm{H_2O_2})=2\cdot1{,}0+2\cdot16{,}0=34{,}0\ \text{g/mol}$

$m(\mathrm{H_2O_2})=9{,}25\cdot10^{-4}\cdot34{,}0=3{,}15\cdot10^{-2}\ \text{g}$

$m(\text{muestra})=\rho\cdot V=1{,}01\cdot2{,}0=2{,}02\ \text{g}$

$\%\ (m/m)=\dfrac{m(\mathrm{H_2O_2})}{m(\text{muestra})}\cdot100=\dfrac{3{,}15\cdot10^{-2}}{2{,}02}\cdot100=1{,}56\ \%$

La disolución antiséptica contiene un $1{,}56\ \%$ en masa de peróxido de hidrógeno, valor coherente con el agua oxigenada de uso farmacéutico, que se comercializa en torno al 3 %.

$\textbf{c) Indicar cómo se detecta visualmente el punto final de esta valoración y explicar por qué no es necesario añadir un indicador externo. (0,50)}$

Se examina el color de las especies que intervienen antes y después de la reacción, porque de ahí sale la señal visual.

Mientras queda peróxido sin reaccionar, cada gota de valorante que cae se decolora al instante, ya que el ion permanganato, de color violeta intenso, se reduce a ion $\mathrm{Mn^{2+}}$, prácticamente incoloro en disolución diluida.

$\mathrm{MnO_4^-}\ (\text{violeta})\ +\ 8\,\mathrm{H^+}+5\,e^-\rightarrow \mathrm{Mn^{2+}}\ (\text{incoloro})\ +\ 4\,\mathrm{H_2O}$

Agotado el peróxido, la siguiente gota ya no encuentra reductor y el permanganato permanece sin reducir, de modo que su color se mantiene.

El punto final se detecta por la aparición de una tonalidad rosa violácea persistente, que no desaparece al agitar. No hace falta indicador externo porque el propio valorante actúa de autoindicador: cambia de color al pasar de su forma oxidada a la reducida, y el permanganato es tan intensamente coloreado que basta un ligerísimo exceso para que el tono se aprecie.