Ejercicio resuelto de Varios · Química · Islas Baleares · 2022

El ácido sulfúrico ($\mathrm{H_2SO_4}$) es, probablemente, uno de los reactivos más utilizados en un laboratorio de química.

a) ¿Qué volumen se necesita de una disolución de ácido sulfúrico concentrado, el cual tiene una riqueza del 96 % (en peso) y una densidad de 1,82 g/mL, para preparar 250 mL de una disolución de ácido sulfúrico de concentración 70 g/L?

b) Explique el procedimiento y el material de laboratorio necesario para preparar la disolución del apartado anterior.

$\textbf{a) ¿Qué volumen se necesita de una disolución de ácido sulfúrico concentrado, el cual tiene una riqueza del 96 \% (en peso) y una densidad de 1,82 g/mL, para preparar 250 mL de una disolución de ácido sulfúrico de concentración 70 g/L?}$

Se empieza por el final: cuánto ácido puro hace falta en la disolución que se quiere preparar.

$m(\mathrm{H_2SO_4}) = 70 \cdot 0{,}250 = 17{,}5\ \mathrm{g}$

Esos gramos han de salir de la disolución comercial, que solo tiene un 96 % en masa de ácido; el resto es agua. La masa de disolución concentrada que los contiene es:

$m_{\text{disolución}} = \dfrac{17{,}5}{0{,}96} = 18{,}2\ \mathrm{g}$

Y con la densidad se pasa a volumen:

$V = \dfrac{m}{d} = \dfrac{18{,}2}{1{,}82} = 10{,}0\ \mathrm{mL}$

Se necesitan 10,0 mL del ácido sulfúrico concentrado.

$\textbf{b) Explique el procedimiento y el material de laboratorio necesario para preparar la disolución del apartado anterior.}$

$\textbf{Material}$: una pipeta graduada de 10 mL con su aspirador o pera de succión, un matraz aforado de 250 mL con tapón, un vaso de precipitados, un frasco lavador con agua destilada, un embudo pequeño y una varilla de vidrio. Además, guantes, gafas y bata, porque el ácido sulfúrico concentrado es fuertemente corrosivo.

$\textbf{Procedimiento}$:

i) Se pone en el matraz aforado una cantidad de agua destilada que llegue aproximadamente a la mitad de su capacidad.

ii) Con la pipeta se toman 10,0 mL del ácido concentrado y se añaden $\textbf{lentamente y resbalando por la pared}$ sobre esa agua, agitando con suavidad. El orden es esencial: la dilución del ácido sulfúrico es muy exotérmica, y si se echara el agua sobre el ácido el calor liberado podría hacerla hervir de golpe y proyectar ácido fuera del recipiente. La regla es siempre añadir el ácido sobre el agua, nunca al revés.

iii) Se deja enfriar el matraz hasta temperatura ambiente antes de enrasar, porque el volumen del líquido caliente no es el que corresponde a la marca de aforo.

iv) Se añade agua destilada hasta cerca del enrase y se completa gota a gota con el frasco lavador, hasta que la parte inferior del menisco quede tangente a la línea de aforo, mirando a la altura de los ojos.

v) Se tapa el matraz y se invierte varias veces para homogeneizar. Por último se trasvasa a un frasco y se etiqueta indicando el contenido, la concentración y la fecha.

Toda la operación debe hacerse en la vitrina de gases.