Ejercicios: Neutralización y volumetrías

En el laboratorio se lleva a cabo la neutralización de $40{,}0\,\text{mL}$ de una solución acuosa de hidróxido de bario, $\mathrm{Ba(OH)_2}$, de concentración $0{,}050\,\text{M}$, empleando como reactivo valorante una solución acuosa de ácido clorhídrico, $\mathrm{HCl}$, de concentración $0{,}125\,\text{M}$ a la temperatura de $25\,^\circ\text{C}$.

1. a) Escribí la ecuación química balanceada correspondiente a la reacción de neutralización que tiene lugar.
2. b) Calculá el volumen de solución de $\mathrm{HCl}$, expresado en mililitros, que se requiere añadir para alcanzar exactamente el punto de equivalencia estequiométrico.

En un laboratorio escolar quedan restos de ácido sulfúrico concentrado, $\mathrm{H_2SO_4}$, y de disolución concentrada de hidróxido de sodio, $\mathrm{NaOH}$, ambos etiquetados como corrosivos. Un estudiante propone mezclarlos directamente en un vaso y verter el resultado por el desagüe. a) Identificá dos riesgos de esa propuesta y explicá qué protección de ojos, piel y ropa requiere el trabajo supervisado con reactivos corrosivos. b) Proponé cómo identificar, separar y comunicar estos residuos al responsable del laboratorio para su gestión conforme al procedimiento de la escuela. Justificá por qué la posible neutralización debe ser una operación controlada y no una mezcla improvisada de concentrados.

Para determinar la concentración desconocida de una disolución acuosa de ácido clorhídrico, $\mathrm{HCl}$, se toma una alícuota de $25{,}0\,\text{mL}$ con una pipeta aforada y se transfiere a un matraz erlenmeyer, añadiendo dos gotas de fenolftaleína. Se llena una bureta graduada de $50{,}0\,\text{mL}$ (incertidumbre de lectura de $\pm 0{,}05\,\text{mL}$ por enrase) con una disolución patrón de hidróxido de sodio, $\mathrm{NaOH}$, $0{,}100\,\text{M}$. En la figura se detalla el montaje experimental junto a la lectura inicial de la bureta y la lectura final en el instante de viraje.

La lectura inicial del menisco es de $1{,}20\,\text{mL}$ y la lectura final en el punto de viraje persistente es de $24{,}60\,\text{mL}$.

1. a) Determiná el volumen neto de disolución de $\mathrm{NaOH}$ consumido en la valoración y calculá la incertidumbre absoluta asociada a dicha medida volumétrica.
2. b) Calculá la concentración molar de la disolución de $\mathrm{HCl}$ analizada, expresando el resultado con las cifras significativas adecuadas. Estimá conservadoramente la incertidumbre del volumen consumido sumando las dos incertidumbres máximas de lectura.

Se analiza la riqueza en ácido acético, $\mathrm{CH_3COOH}$, de un vinagre comercial de densidad $1{,}01\,\text{g/mL}$. Para ello, se toman $10{,}0\,\text{mL}$ del vinagre con pipeta aforada, se introducen en un matraz aforado de $100{,}0\,\text{mL}$, se enrasa con agua desionizada y se homogeneiza. A continuación, se extrae una alícuota de $20{,}0\,\text{mL}$ de la disolución diluida y se valora con una disolución acuosa de $\mathrm{NaOH}$ de concentración $0{,}120\,\text{M}$ en presencia de fenolftaleína. Para alcanzar el punto final se consumen exactamente $16{,}5\,\text{mL}$ de valorante.

Datos: Masas atómicas relativas: $\mathrm{C}=12{,}0$; $\mathrm{H}=1{,}0$; $\mathrm{O}=16{,}0$.

1. a) Escribí la ecuación ajustada de la reacción de neutralización.
2. b) Calculá la concentración molar del ácido acético en el vinagre original y determiná su porcentaje en masa ($\%\,\text{m/m}$).

Se desea cuantificar el contenido en carbonato de calcio, $\mathrm{CaCO_3}$, de una tableta antiácida comercial de masa total $1{,}20\,\text{g}$. La muestra pulverizada se hace reaccionar con $50{,}0\,\text{mL}$ de disolución acuosa de $\mathrm{HCl}$ $0{,}600\,\text{M}$, generándose dióxido de carbono según el proceso:

$\mathrm{CaCO_3\,(s) + 2\,HCl\,(aq) \rightarrow CaCl_2\,(aq) + CO_2\,(g) + H_2O\,(l)}$.

Una vez expulsado todo el gas formado, el exceso de ácido clorhídrico remanente se valora por retroceso con una disolución de $\mathrm{NaOH}$ $0{,}250\,\text{M}$, requiriéndose un volumen de $44{,}0\,\text{mL}$ de la base para alcanzar el viraje.

Datos: Masas atómicas: $\mathrm{Ca}=40{,}1$; $\mathrm{C}=12{,}0$; $\mathrm{O}=16{,}0$.

1. a) Calculá la cantidad de sustancia de $\mathrm{HCl}$, en moles, que reaccionó con el $\mathrm{CaCO_3}$.
2. b) Determiná la masa de $\mathrm{CaCO_3}$ presente en la tableta y su porcentaje en masa en el medicamento. Suponé que los demás componentes de la tableta no reaccionan con el ácido y que no se pierde HCl durante la expulsión del gas.