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T6: Equilibrios acido-base
Disoluciones y valoración
Problema
2023 · Ordinaria · Suplente
C3
Examen

La etiqueta de una botella de HNOX3\ce{HNO3} indica que la densidad es 1,014 g⋅L−11,014 \text{ g} \cdot \text{L}^{-1} y la riqueza en masa es 2,42%2,42 \%. Calcule:

a) La molaridad y el pH de la disolución de HNOX3\ce{HNO3}.b) El volumen de Ba(OH)X2\ce{Ba(OH)2} 0,1 M0,1 \text{ M} necesario para neutralizar 10 mL10 \text{ mL} de ese ácido.

Datos: Masas atómicas relativas: N=14\ce{N} = 14; O=16\ce{O} = 16; H=1\ce{H} = 1

pHNeutralización
a) La molaridad y el pH de la disolución de HNOX3\ce{HNO3}.

La masa molar del ácido nítrico (HNOX3\ce{HNO3}) se calcula a partir de las masas atómicas de sus elementos:

Mm(HNOX3)=1+14+3⋅16=63 g⋅mol−1M_m(\ce{HNO3}) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}

Se determina la molaridad (MM) de la disolución utilizando la densidad (1,014 g⋅L−11,014 \text{ g} \cdot \text{L}^{-1}) y la riqueza en masa (2,42%2,42 \%):

M=1,014 g disolucioˊn1 L⋅2,42 g HNOX3100 g disolucioˊn⋅1 mol 63 g =3,90⋅10−4 mol⋅L−1M = \frac{1,014 \text{ g disolución}}{1 \text{ L}} \cdot \frac{2,42 \text{ g } \ce{HNO3}}{100 \text{ g disolución}} \cdot \frac{1 \text{ mol }}{63 \text{ g }} = 3,90 \cdot 10^{-4} \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}

El ácido nítrico es un ácido fuerte que se disocia completamente en agua según la siguiente ecuación:

HNOX3+HX2O−>NOX3X−+HX3OX+\ce{HNO3 + H2O} -> \ce{NO3- + H3O+}

Debido a la estequiometría de la disociación, la concentración de protones es igual a la molaridad del ácido, [HX3OX+]=M=3,90⋅10−4 M[\ce{H3O+}] = M = 3,90 \cdot 10^{-4} \text{ M}. El pH se calcula como:

pH=−log⁡[HX3OX+]=−log⁡(3,90⋅10−4)=3,41\text{pH} = -\log[\ce{H3O+}] = -\log(3,90 \cdot 10^{-4}) = 3,41
b) El volumen de Ba(OH)X2\ce{Ba(OH)2} 0,1 M0,1 \text{ M} necesario para neutralizar 10 mL10 \text{ mL} de ese ácido.

La reacción de neutralización ajustada entre el ácido nítrico y el hidróxido de bario es:

2 HNOX3+Ba(OH)X2−>Ba(NOX3)X2+2 HX2O\ce{2 HNO3 + Ba(OH)2} -> \ce{Ba(NO3)2 + 2 H2O}

Se calculan los moles de HNOX3\ce{HNO3} presentes en 10 mL10 \text{ mL} (0,01 L0,01 \text{ L}) de la disolución:

n(HNOX3)=M⋅V=3,90⋅10−4 mol⋅L−1⋅0,01 L=3,90⋅10−6 moln(\ce{HNO3}) = M \cdot V = 3,90 \cdot 10^{-4} \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot 0,01 \text{ L} = 3,90 \cdot 10^{-6} \text{ mol}

De acuerdo con la estequiometría de la reacción, se requiere un mol de base por cada dos moles de ácido (n(Ba(OH)X2)=n(HNOX3)/2n(\ce{Ba(OH)2}) = n(\ce{HNO3}) / 2):

n(Ba(OH)X2)=3,90⋅10−6 mol2=1,95⋅10−6 moln(\ce{Ba(OH)2}) = \frac{3,90 \cdot 10^{-6} \text{ mol}}{2} = 1,95 \cdot 10^{-6} \text{ mol}

Se determina el volumen necesario de la disolución de Ba(OH)X2\ce{Ba(OH)2} 0,1 M0,1 \text{ M}:

V=nM=1,95⋅10−6 mol0,1 mol⋅L−1=1,95⋅10−5 L=0,0195 mLV = \frac{n}{M} = \frac{1,95 \cdot 10^{-6} \text{ mol}}{0,1 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}} = 1,95 \cdot 10^{-5} \text{ L} = 0,0195 \text{ mL}