Ejercicio resuelto de Valoraciones ácido-base · Química · 2021

PREGUNTA 7.
Se preparan 100 mL de una disolución de HCl disolviendo, en agua, 10 mL de un HCl comercial de densidad 1,19 $\mathrm{g}\cdot \mathrm{m}{\mathrm{L}}^{-1}$ y riqueza 36 % en peso. 20 mL de la disolución de ácido preparada se valoran con una disolución de NaOH 0,8 M.

7.1. Calcule la concentración molar de la disolución de ácido valorada, escriba la reacción que tiene lugar en la valoración y calcule el volumen gastado de la disolución de NaOH.
7.2. Indique el procedimiento a seguir en el laboratorio para la valoración del ácido, indicando el material y reactivos.

$\mathbf{\text{7.1.}}\mathbf{\text{Calcule}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{concentraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{molar}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{valorada,}}\mathbf{\text{escriba}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{lugar}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{valoraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{calcule}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{volumen}}\mathbf{\text{gastado}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{NaOH.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

Se parte del ácido comercial y se recorre el camino volumen $\to$ masa de disolución $\to$ masa de soluto $\to$ moles:

$m_{\text{disoluci}\acute{\text{o}}\text{n}}=V\cdot d=10\cdot \mathrm{1,19}=\mathrm{11,9}\mathrm{g}$

$m(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l})=\mathrm{11,9}\cdot \mathrm{0,36}=\mathrm{4,28}\mathrm{g}$

Con $M(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l})=\mathrm{36,5}$ g/mol:

$n(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l})={\displaystyle \frac{\mathrm{4,28}}{\mathrm{36,5}}}=\mathrm{0,117}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}$

Esos moles están ahora en los 100 mL de disolución preparada:

$c={\displaystyle \frac{\mathrm{0,117}}{\mathrm{0,100}}}=\mathrm{1,17}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{/}\mathrm{L}$

La reacción de la valoración es una neutralización de ácido fuerte con base fuerte, en proporción 1:1:

$\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}(\mathrm{a}\mathrm{c})+\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{a}\mathrm{c})\to \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}(\mathrm{a}\mathrm{c})+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})$

De la disolución preparada se valoran 20 mL:

$n(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l})=\mathrm{1,17}\cdot \mathrm{0,020}=\mathrm{0,0235}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}$

En el punto de equivalencia los moles de base igualan a los de ácido, así que:

$V(\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H})={\displaystyle \frac{n}{c}}={\displaystyle \frac{\mathrm{0,0235}}{\mathrm{0,8}}}$

$V(\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H})=\mathrm{0,0294}\mathrm{L}=\mathrm{29,4}\mathrm{m}\mathrm{L}$

$\mathbf{\text{7.2.}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{procedimiento}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{seguir}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{laboratorio}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{valoraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido,}}\mathbf{\text{indicando}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{material}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{reactivos.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

$\mathbf{\text{Material}}$: bureta de 50 mL, soporte con pinza de bureta, embudo pequeño para cargarla, pipeta aforada de 20 mL con su aspirador, matraz Erlenmeyer de 100 mL, matraz aforado de 100 mL y pipeta de 10 mL para la preparación previa, frasco lavador con agua destilada y un papel blanco para apreciar el viraje.

$\mathbf{\text{Reactivos}}$: ácido clorhídrico comercial, disolución de NaOH 0,8 M, agua destilada e indicador ácido-base (fenolftaleína o naranja de metilo).

$\mathbf{\text{Preparaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}$:

i) En el matraz aforado de 100 mL se pone algo de agua destilada y, con la pipeta, se añaden sobre ella los 10 mL del ácido comercial. Se añade $\mathbf{\text{siempre}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{sobre}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{agua}}$, nunca al revés: la dilución de un ácido concentrado es muy exotérmica y hacerlo al contrario provocaría proyecciones.

ii) Se enrasa con agua destilada hasta la marca, se tapa y se homogeneiza invirtiendo el matraz varias veces.

$\mathbf{\text{Valoraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}$:

iii) Con la pipeta aforada se miden 20 mL de la disolución preparada y se vierten en el matraz Erlenmeyer. Se añaden unas gotas de indicador; al ser una valoración de ácido fuerte con base fuerte, el punto de equivalencia cae en pH 7 y sirve tanto la fenolftaleína como el naranja de metilo.

iv) Se lava la bureta con un poco de la disolución de NaOH, para eliminar restos de agua que la diluirían, y se carga con ella usando el embudo. Se abre la llave un instante para llenar la punta y expulsar el aire, y se enrasa a cero leyendo por la parte inferior del menisco, con la vista a su altura.

v) Se coloca el Erlenmeyer bajo la bureta, sobre el papel blanco, y se añade la base lentamente, agitando el matraz con movimientos circulares continuos.

vi) Cerca del punto final el color tarda cada vez más en desaparecer; a partir de ahí se añade gota a gota. Se cierra la llave en cuanto el cambio persiste al agitar y se anota el volumen gastado, que debe rondar los 29 mL calculados.

vii) Se repite al menos tres veces y se promedian los volúmenes concordantes, descartando los que se aparten claramente de los demás.