Question

PROBLEMA 5.- Se dispone de una disolución acuosa de KOH de concentración 0,04 M y una
disolución acuosa de HCl de concentración 0,025 M. Calcula:
a) El pH de las dos disoluciones.
b) El pH de la disolución que se obtiene si se mezclan 50 mL de la disolución de KOH y 20
mL de la disolución de HCl.
c) El volumen de agua que habría que añadir a 50 mL de la disolución de KOH para obtener
una disolución de pH 12.


Prueba de Selectividad Madrid, Junio 2011, QUIMICA

Answer 1

PROBLEMA 5.- Se dispone de una disolución acuosa de KOH de concentración 0,04 M y una disolución acuosa de HCl de concentración 0,025 M. Calcula:

a) El pH de las dos disoluciones.

KOH: base fuerte, se disocia totalmente, la concentración de OH⁻ coincide con la concentración inicial de la base.

                     KOH $\frac{H_{2}O}{}\ \textgreater$ K⁺ + OH⁻

C. iniciales    C₀               -     -
C. finales  = 0                 C₀  C₀

[OH⁻] = c₀ = 0,04 M

Conocida la concentración de oxidrilos [OH⁻], se calcula el pOH, y de este el pH (pH = 14 - pOH). pOH = -log[OH⁻] = -log(0,04) = 1,4 ⇒ 12,6

HCL: ácido fuerte, se disocia totalmente, la concentración de H₃O⁺ coincide con la concentración final del ácido.

                       HCl            +           H₂O       →       Cl⁻          + H₃O⁺

C.iniciales:      c₀                         exceso                -                   -
C. finales =      0                          exceso                c₀                c₀
                    [H₃O⁺] = c₀ = 0,025 M

Por definición de pH

pH = -log[H₃O⁺] = -log(0,025) = 1,6

b) El pH de la disolución que se obtiene si se mezclan 50 mL de la disolución de KOH y 20 mL de la disolución de HCl.

Reacción de neutralización entre un ácido fuerte y una base fuerte, se neutralizan formando agua hasta que se agota el reactivo que está en defecto, el reactivo en exceso sigue disociándose hasta que se agota.

Para hacer el cuadro de reacción hay que calcular las concentraciones de ácido y base que se han modificado al mezclar las disoluciones

• $KOH:V_{o}.[KOH)_{o}=V_{T}.[KOH]:[KOH]=[KOH]_{o}=\frac{V_{o}}{V_{T}}=0,04.$$\frac{50.10^{-3}}{70.10^{-3}}=0,029M$

• $HCl:V_{o}.[HCl]_{o}=V_{T}.[HCl]:[HCl]=[HCl]_{o}=\frac{V_{o}}{V_{T}}=0,025. \frac{20.10^{-3}}{70.10^{-3}}=$$7,1.10^{-3}M$
                                      H₂O

       HCl    +    KOH         →            Cl⁻ (aq)   +  K⁺ (aq)    +       OH⁻      +  H₂O

C.I 0,029      7,1×10⁻³                         -                   -                    -             exceso
C.f.    0              0                           0,029           7,1×10⁻³    0,029-7,1×10⁻³    exceso

[OH⁻] = 0,029 - 7,1×10⁻³ = 0,021 M

La concentración de OH⁻ permite calcular el pOH, y conocido el pOH se calcula el pH.

pOH = -log [OH⁻] = -log (0,021) = 1,68 ⇒ pH = 14 - 1,68 = 12,32

c) El volumen de agua que habría que añadir a 50 mL de la disolución de KOH para obtener una disolución de pH 12. 

El apartado se resuelve por la definición de molaridad conocida la concentración y el número de moles en disolución.

La concentración se obtiene del pOH por tratarse de una base fuerte:

[KOH] = [OH⁻] = 10$^{-pOH}$ = 10$^{-(14-pH)}$ = 10$^{pH-14}$ = 10$^{12-14}$ = 10tex] ^{-2} [/tex] M.

Los moles de KOH se calculan con el volumen y concentración de la disolución empleada.

n(KOH) = M · V = 0,04 mol/L· 50 × 10⁻³ =  2 × 10⁻³ mol

Conocidos los moles y la concentración molar se calcula el volumen de la disolución.

$M= \frac{n}{V}:V= \frac{n}{M}= \frac{2.10^{-3}}{10^{-2}}=0,2L=200mL$

El volumen de agua que habrá que añadir será la diferencia entre el volumen de la disolución y el volumen de la disolución de KOH usado:

V(H₂O) = 200 - 50 = 150 mL

Prueba de Selectividad Madrid, Junio 2011, QUIMICA