Ejercicio resuelto de Valoraciones ácido-base · Química · 2021

Se toman 50 mL de una disolución 0,6 M de HCl y se diluyen hasta 75 mL. La disolución resultante necesitó de 40 mL de una disolución de NaOH para su neutralización.

a) Calcule la concentración final de la disolución de HCl. (0,5 puntos)

b) Calcule la concentración de la disolución de NaOH. (0,5 puntos)

c) Calcule el pH de la disolución obtenida al mezclar 25 mL de la disolución de HCl y 20 mL de la de NaOH. (1 punto)

$\textbf{a) Calcule la concentración final de la disolución de HCl. (0,5 puntos)}$

Al diluir no cambian los moles de ácido, solo el volumen en el que se reparten:

$n(\mathrm{HCl}) = 0{,}6 \cdot 0{,}050 = 0{,}03\ \mathrm{mol}$

$[\mathrm{HCl}] = \frac{0{,}03}{0{,}075} = 0{,}4\ \mathrm{M}$

$\textbf{b) Calcule la concentración de la disolución de NaOH. (0,5 puntos)}$

En el punto de neutralización los moles de base igualan a los de ácido, y estos son los 0,03 mol de partida, que la dilución no ha alterado:

$\mathrm{HCl} + \mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{H_2O}$

$n(\mathrm{NaOH}) = 0{,}03\ \mathrm{mol}$

$[\mathrm{NaOH}] = \frac{0{,}03}{0{,}040} = 0{,}75\ \mathrm{M}$

$\textbf{c) Calcule el pH de la disolución obtenida al mezclar 25 mL de la disolución de HCl y 20 mL de la de NaOH. (1 punto)}$

Ahora las proporciones ya no son las de la neutralización, así que hay que ver cuál de los dos reactivos sobra.

$n(\mathrm{HCl}) = 0{,}4 \cdot 0{,}025 = 0{,}01\ \mathrm{mol}$

$n(\mathrm{NaOH}) = 0{,}75 \cdot 0{,}020 = 0{,}015\ \mathrm{mol}$

Como la reacción es mol a mol, el ácido es el reactivo limitante y sobra base:

$n(\mathrm{NaOH})_{\text{sobrante}} = 0{,}015 - 0{,}01 = 0{,}005\ \mathrm{mol}$

Ese exceso es el que fija el pH, y se reparte en el volumen total de la mezcla:

$V_{\text{total}} = 25 + 20 = 45\ \mathrm{mL} = 0{,}045\ \mathrm{L}$

El NaOH es una base fuerte y se disocia por completo, de modo que cada mol da un mol de hidroxilo:

$[\mathrm{OH^-}] = \frac{0{,}005}{0{,}045} = 0{,}11\ \mathrm{M}$

$\mathrm{pOH} = -\log (0{,}11) = 0{,}95$

$\mathrm{pH} = 14 - 0{,}95 = 13{,}05$

La disolución es fuertemente básica. El cloruro de sodio que se ha formado no interviene: ninguno de sus dos iones se hidroliza.