Ejercicio - Volumetrías ácido-base

Solución: La reacción de neutralización que se produce es: \[ 2\text{NaOH}(aq) + \text{H}_2\text{SO}_4(aq) \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4(aq) + 2\text{H}_2\text{O}(l) \] Calculamos los moles de \( \text{H}_2\text{SO}_4 \): \[ 20{,}0 \, \text{mL} \cdot \frac{1 \, \text{L}}{1000 \, \text{mL}} \cdot 0{,}245 \, \text{mol/L} = 0{,}00490 \, \text{mol} \] Como la relación estequiométrica es de 2:1 (se necesitan 2 moles de NaOH por cada mol de \( \text{H}_2\text{SO}_4 \)): \[ 0{,}00490 \cdot 2 = 0{,}00980 \, \text{mol de NaOH} \] Concentración de NaOH: \( 0{,}610 \, \text{mol/L} \) \[ V = \frac{n}{C} = \frac{0{,}00980 \, \text{mol}}{0{,}610 \, \text{mol/L}} = 0{,}0161 \, \text{L} = 16{,}1 \, \text{mL} \] Por tanto, se necesitan \( \boxed{16{,}1 \, \text{mL}} \) de NaOH para neutralizar el ácido. \[ \textbf{Análisis del punto de equivalencia:} \] En el punto de equivalencia los reactivos se han consumido completamente, por lo que el pH depende de la hidrólisis de la sal formada. Como se forma \( \text{Na}_2\text{SO}_4 \), que proviene de una base fuerte (NaOH) y un ácido fuerte (primer protón del \( \text{H}_2\text{SO}_4 \)), el pH será neutro: \( \text{pH} \approx 7 \). Sin embargo, si consideramos que la pérdida del segundo protón del ácido sulfúrico es incompleta, entonces se puede producir el siguiente equilibrio: \[ \text{SO}_4^{2-}(aq) + \text{H}_2\text{O}(l) \rightleftharpoons \text{HSO}_4^-(aq) + \text{OH}^-(aq) \] Dado que el \( \text{H}_2\text{SO}_4 \) es un ácido fuerte en su primer paso, pero más débil en el segundo, este equilibrio puede provocar un \( \text{pH} > 7 \), es decir, ligeramente básico. \[ \textbf{Conclusión:} \] El pH en el punto de equivalencia será aproximadamente neutro o ligeramente básico, dependiendo de si se considera el segundo protón.

Solución: Material y procedimiento para realizar la valoración \[ \textbf{Material necesario:} \] - Matraz Erlenmeyer - Bureta graduada - Soporte con pinza - Pipeta y propipeta - Vaso de precipitados - Frasco lavador con agua destilada - Indicador ácido-base (por ejemplo, fenolftaleína) - Disoluciones: \( \text{H}_2\text{SO}_4 \, 0{,}245 \, \text{M} \) y \( \text{NaOH} \, 0{,}610 \, \text{M} \) \[ \textbf{Procedimiento:} \] 1. Con una pipeta aforada, se miden \( 20{,}0 \, \text{mL} \) de la disolución de ácido sulfúrico y se introducen en un matraz Erlenmeyer. 2. Se enjuagan las paredes del matraz con agua destilada utilizando el frasco lavador. 3. Se añaden 3 gotas del indicador adecuado (por ejemplo, fenolftaleína). 4. Se llena la bureta con la disolución de hidróxido de sodio \( \text{NaOH} \) (previamente enjuagada con la misma disolución). 5. Se vierte poco a poco el \( \text{NaOH} \) desde la bureta al matraz, agitando constantemente. 6. Se detiene la adición cuando se produce el cambio de color del indicador, lo que indica que se ha alcanzado el punto de equivalencia. \[ \textbf{Conclusión:} \] Este procedimiento permite determinar con precisión el volumen necesario de \( \text{NaOH} \) para neutralizar el ácido.