Ejercicio resuelto de Valoraciones ácido-base · Química · 2023

Responda, razonadamente, las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué volumen de una disolución 0,05 M de $\text{NaOH}$ se necesitará para neutralizar 50 mL de otra disolución 0,03 M de $\text{HNO}_2$? (Hasta 0,7 puntos)

b) Calcule el pH obtenido al mezclar 50 mL de una disolución 0,03 M de $\text{HClO}_4$, con 50 mL de otra disolución 0,05 M de $\text{NaOH}$. Considere que los volúmenes son aditivos. (Hasta 1,3 puntos)

$\textbf{a) ¿Qué volumen de una disolución 0,05 M de NaOH se necesitará para neutralizar 50 mL de otra disolución 0,03 M de HNO₂? (Hasta 0,7 puntos)}$

La neutralización consume $\textbf{todo}$ el ácido presente, y no solo la fracción disociada: aunque el nitroso sea un ácido débil, según se retiran protones el equilibrio se desplaza y libera más.

$\mathrm{HNO_2} + \mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{NaNO_2} + \mathrm{H_2O}$

Al ser la reacción mol a mol:

$n(\mathrm{HNO_2}) = 0{,}03 \cdot 0{,}050 = 1{,}5\cdot 10^{-3}\ \mathrm{mol}$

$V(\mathrm{NaOH}) = \dfrac{1{,}5\cdot 10^{-3}}{0{,}05} = 3{,}0\cdot 10^{-2}\ \mathrm{L}$

Hacen falta 30 mL de la disolución de hidróxido de sodio.

$\textbf{b) Calcule el pH obtenido al mezclar 50 mL de una disolución 0,03 M de HClO₄, con 50 mL de otra disolución 0,05 M de NaOH. (Hasta 1,3 puntos)}$

El ácido perclórico es un ácido fuerte y el hidróxido de sodio una base fuerte, así que la neutralización es completa y basta el balance de moles:

$\mathrm{HClO_4} + \mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{NaClO_4} + \mathrm{H_2O}$

$n(\mathrm{HClO_4}) = 0{,}03 \cdot 0{,}050 = 1{,}5\cdot 10^{-3}\ \mathrm{mol}$

$n(\mathrm{NaOH}) = 0{,}05 \cdot 0{,}050 = 2{,}5\cdot 10^{-3}\ \mathrm{mol}$

Sobra base, y ese exceso queda repartido en los 100 mL de mezcla:

$n(\mathrm{OH^-})_{\text{exceso}} = 2{,}5\cdot 10^{-3} - 1{,}5\cdot 10^{-3} = 1{,}0\cdot 10^{-3}\ \mathrm{mol}$

$[\mathrm{OH^-}] = \dfrac{1{,}0\cdot 10^{-3}}{0{,}100} = 1{,}0\cdot 10^{-2}\ \mathrm{mol/L}$

$\mathrm{pOH} = 2 \qquad \mathrm{pH} = 14 - 2 = 12$

La disolución final es básica, como corresponde a un exceso de base fuerte. El perclorato que queda no altera el resultado: procede de un ácido fuerte y no se hidroliza.