T6: Equilibrios acido-base · Cálculo de molaridad, pH y neutralización

T6: Equilibrios acido-base

Cálculo de molaridad, pH y neutralización

Problema

2023 · Extraordinaria · Titular

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

a) La molaridad y el pH de la disolución de

\ce{HNO3}

.b) El volumen de

\ce{Ba(OH)2}

0,1 \text{ M}

necesario para neutralizar

10 \text{ mL}

de ese ácido.

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

Ácido-basepHNeutralización

a) La molaridad y el pH de la disolución de ÎÎÎ3.

Calculamos primero la masa molar del ÎÎÎ3 a partir de las masas atÃ³micas proporcionadas:

M(\ce{HNO3}) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}

Utilizando la densidad de la disoluciÃ³n ( $1014 \text{ g} \cdot \text{L}^{-1}$ ) y la riqueza en masa ( $2,42 \%$ ), determinamos la molaridad ( $M$ ):

M = \frac{1014 \text{ g disoluciÃ³n}}{1 \text{ L disoluciÃ³n}} \cdot \frac{2,42 \text{ g } \ce{HNO3}}{100 \text{ g disoluciÃ³n}} \cdot \frac{1 \text{ mol } \ce{HNO3}}{63 \text{ g } \ce{HNO3}} = 0,3895 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}

El ÎÎÎ3 es un Ã¡cido fuerte que se disocia completamente en agua segÃºn la siguiente ecuaciÃ³n:

\ce{HNO3 + H2O} -> \ce{NO3- + H3O+}

Como la disociaciÃ³n es total, la concentraciÃ³n de oxonio es igual a la molaridad inicial del Ã¡cido: $[\ce{H3O+}] = 0,3895 \text{ M}$ . Calculamos el pH:

\text{pH} = -\log[\ce{H3O+}] = -\log(0,3895) = 0,41

b) El volumen de ÎÎ±(ÎÎ)2

0,1 \text{ M}

necesario para neutralizar

10 \text{ mL}

de ese Ã¡cido.

La reacciÃ³n de neutralizaciÃ³n ajustada es:

\ce{2HNO3 + Ba(OH)2} -> \ce{Ba(NO3)2 + 2H2O}

Calculamos los moles de ÎÎÎ3 contenidos en $10 \text{ mL}$ ( $0,01 \text{ L}$ ):

n_a = M_a \cdot V_a = 0,3895 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot 0,01 \text{ L} = 3,895 \cdot 10^{-3} \text{ mol}

A partir de la estequiometrÃa, determinamos los moles de base necesarios ( $2 \text{ moles } \ce{HNO3} : 1 \text{ mol } \ce{Ba(OH)2}$ ):

n_b = \frac{n_a}{2} = \frac{3,895 \cdot 10^{-3} \text{ mol}}{2} = 1,9475 \cdot 10^{-3} \text{ mol}

Finalmente, calculamos el volumen de la disoluciÃ³n de ÎÎ±(ÎÎ)2 $0,1 \text{ M}$ :

V_b = \frac{n_b}{M_b} = \frac{1,9475 \cdot 10^{-3} \text{ mol}}{0,1 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1}} = 0,019475 \text{ L} = 19,48 \text{ mL}