Ejercicio resuelto de Valoraciones ácido-base · Química · 2020

Calcule:

a) El pH de la disolución resultante de añadir 50 mL de ácido clorhídrico $(\text{HCl})$ 0,24 M a 50 mL de hidróxido de potasio $(\text{KOH})$ 0,2 M, suponiendo que los volúmenes son aditivos. (Hasta 1,0 puntos)

b) El volumen de $\text{HCl}$ 0,5 M necesario para neutralizar 50 mL de $\text{KOH}$ 0,2 M. (Hasta 1,0 puntos)

$\textbf{a) El pH de la disolución resultante de añadir 50 mL de ácido clorhídrico (HCl) 0,24 M a 50 mL de hidróxido de potasio (KOH) 0,2 M, suponiendo que los volúmenes son aditivos. (Hasta 1,0 puntos)}$

Los dos electrolitos son fuertes, así que la neutralización es completa y basta el balance de moles:

$\mathrm{HCl} + \mathrm{KOH} \rightarrow \mathrm{KCl} + \mathrm{H_2O}$

$n(\mathrm{HCl}) = 0{,}24 \cdot 0{,}050 = 1{,}20\cdot 10^{-2}\ \mathrm{mol}$

$n(\mathrm{KOH}) = 0{,}20 \cdot 0{,}050 = 1{,}00\cdot 10^{-2}\ \mathrm{mol}$

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

$n(\mathrm{H^+})_{\text{exceso}} = 1{,}20\cdot 10^{-2} - 1{,}00\cdot 10^{-2} = 2{,}0\cdot 10^{-3}\ \mathrm{mol}$

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

$\mathrm{pH} = -\log(2{,}0\cdot 10^{-2}) = 1{,}70$

La disolución es ácida, como corresponde a un exceso de ácido fuerte. El cloruro de potasio formado no influye: ninguno de sus iones se hidroliza.

$\textbf{b) El volumen de HCl 0,5 M necesario para neutralizar 50 mL de KOH 0,2 M. (Hasta 1,0 puntos)}$

Neutralizar significa igualar los moles de ácido y de base, ya que la reacción es mol a mol:

$n(\mathrm{HCl}) = n(\mathrm{KOH}) = 0{,}20 \cdot 0{,}050 = 1{,}00\cdot 10^{-2}\ \mathrm{mol}$

$V(\mathrm{HCl}) = \dfrac{1{,}00\cdot 10^{-2}}{0{,}5} = 2{,}0\cdot 10^{-2}\ \mathrm{L}$

Hacen falta 20 mL de la disolución de ácido clorhídrico. En ese punto el pH sería 7, porque la sal resultante procede de un ácido y una base fuertes.