PROBLEMAS DE PROCESO CON SOLUCIONES ÁCIDO - BASE

PROBLEMAS DE PROCESO CON SOLUCIONES ÁCIDO - BASE

PROBLEMA 11 pág. 40 problemario. (Dentro del punto de equivalencia)

La titulación volumétrica de una alícuota de 50.0 mL de solución ácida gasta 34.7 mL de solución

0.165 N de NaOH para alcanzar el vire del indicador ácido-base utilizado. Determina la concentración de la solución ácida inicial y de la solución remanente.

RESOLUCIÓN

1. Realizar un diagrama.[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

[pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]

1. Identificar si el sistema está dentro o fuera del punto de equivalencia. Para valorar ó titular una solución se busca llegar al punto de equivalencia, pues en ese momento el número de equivalentes de la solución problema (ácido en este caso) y la solución titulante (en este caso la solución de NaOH) son iguales. El llegar al punto de equivalencia se consigue cuando se logra el vire del indicador.

En este caso se sabe que el sistema está en el punto de equivalencia, ya que en el enunciado hay un frase que indica que la reacción se da hasta “el vire del indicador”. En ese momento se sabe que los equivalente del ácido son iguales a los equivalentes de la base.

#eq Acido = #eq NaOH

Al multiplicar la concentración en N por el V, se obtiene la cantidad de equivalentes. O sea que,

Nacido Vacido = NNaOH VNaOH

N1V1  = N2V2

Para conocer la N ácido, sólo hay que despejarla de la ecuación y sustituir los datos

𝑁1 =

𝑁2𝑉2 =

𝑉1[pic 13]

(0.165 𝑁 )(34.7 𝑚𝐿)

= 0.1145[pic 14]

50 𝑚𝐿

𝑚𝑒𝑞

ó 𝑁[pic 15]

𝑚𝐿

1. Para conocer la concentración de lo solución resultante, es necesario conocer qué especies (compuestos o iones), están presentes al final de la reacción. Para ello es necesario plantear la ecuación correspondiente a la reacción.

Ácido + NaOH → Sal + Agua

1. Realizar cuadro de reacción

Al realizar el cuadro de reacción es necesario cuantificar los miliequivalentes (meq) en tres momentos de la reacción: 1. Al inicio (meq i), antes de que se mezclen los reactivos, 2.

Cuando se mezclan los reactivos y se lleva a cabo la reacción (meq r), y 3. Al finalizar la reacción (meq f).

1. Cuantificar los meq de cada reactivo Para el NaOH:

=        5.72 meq

1. Anotar este dato en el cuadro de reacción.

1. Como sabemos que el sistema se encuentra en el punto de equivalencia, entonces los meq del ácido son iguales a los meq del NaOH.

1. Aplicando el principio de equivalencia (“Por cada equivalente que reacciona de un

reactivo, reacciona un meq del otro reactivo y se forma un meq de cada uno de los

productos”), sabemos que la cantidad de meq que reaccionaron de cada reactivo y se formaron de sal y agua son 5.72

NOTA. Se anota signo negativo a los reactivos para indicar que se consumen y signo positivo a los productos para indicar que se forman. Como al inicio no había sal ni agua, anotamos simplemente un guión, para indicar que no había nada.

1. Al sumar los meq iniciales y los que reaccionan, tenemos los meq al final de la reacción.

En el renglón de meq f, vemos que en la solución resultante sólo hay presente SAL. El agua formará parte del disolvente, pero al ser tan pequeña la cantidad que se forma, no tendrá un efecto significativo sobre el volumen de la solución, por lo que podemos despreciar esta cantidad.

Como puedes darte cuenta, para aplicar el principio de equivalencia NO es necesario balancear la ecuación, ni conocer las fórmulas completas de las especies que participan en la reacción. Aquí simplemente trabajamos con un Ácido desconocido.

1. En la solución resultante la concentración de la sal es: Recordemos que V3= V1+ V2= 50 + 34.7 = 84.7 mL

𝑁𝑠𝑎𝑙 =

5.72 𝑚𝑒𝑞

= 0.675[pic 16]

84.7 𝑚𝐿

𝑚𝑒𝑞

ó 𝑁[pic 17]

𝑚𝐿

PROBLEMA 18. Pág. 40 Problemario (fuera del punto de equivalencia)

Calcula la concentración de los compuestos presentes al final de la reacción entre 100 mL de solución 0.29 N de HI y 200 mL de solución 0.19 N de KOH

RESOLUCIÓN

1. Realizar un diagrama.[pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24]

[pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29]

1. Plantear la ecuación correspondiente a la reacción.

HI + KOH → KI + H2O

1. Realizar cuadro de reacción

1. Cuantificar los equivalentes de ácido yodhídrico e hidróxido de potasio Para el HI:

=        29 meq

Para el KOH:

=        38 meq

1. Anotar estos datos en el cuadro de reacción.

1. Como podemos observar, el sistema se encuentra FUERA DEL PUNTO DE EQUIVALENCIA, ya que hay más equivalentes de hidróxido de potasio que de ácido yodhídrico. Por lo tanto, el reactivo limitante es el ácido clorhídrico.

1. Aplicando el principio de equivalencia sabemos que la cantidad de meq que reaccionaron de cada reactivo y se formaron de sal y agua son 29, porque son los meq del HI (El Reactivo Limitante determina la cantidad de equivalentes que reaccionan y que se forman).

1. Al sumar los meq iniciales y los que reaccionan, tenemos los meq al final de la reacción.

En el renglón de meq f, vemos que en la solución resultante hay hidróxido de potasio (pues fue agregado en exceso) y yoduro de potasio.

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