Neutralización ácido-base 17

 

Disponemos de un vaso que contiene 100 mL de disolución 0,15 M de KOH (base fuerte) y otro vaso que contiene 100 mL de disolución 0,15 M de NH3 (Kb = 1,8·10–5).

a)  Calcule el pH y la concentración de todas las especies presentes en el equilibrio en ambas disoluciones.

b)  Escriba las reacciones de neutralización de ambas bases con ácido clorhídrico (HCl).

c)  Calcule el volumen de disolución 0,45 M de HCl necesario para neutralizar cada una de las disoluciones de KOH y NH3.

 

 

Solución:

Datos:

                   Disolución de KOH: V1 = 100 mL; [KOH] = 0,15 M

Disolución de NH3: V2(NH3) = 100 mL; [NH3] = 0,15 M; Kb = 1,8·10–5

a)  Reacción de disociación del KOH:

KOH (aq) → K+ (aq) + OH (aq)

El hidróxido de potasio está totalmente disociado por ser una base fuerte luego, según la reacción, la concentración de OH será la misma que la del KOH, es decir, 0,15 M.

[H+]·[OH] = Kw → [H+] = 1·10–14/[OH]

[H+] = 1·10–14/0,15 = 6,67·10–14 M

pH = –log [H+] = –log 6,67·10–14 = 13,2

O también:

pH + pOH = 14

pH = 14 – pOH = 14 – (–log 0,15) = 13,2

Reacción de disociación del amoniaco:

NH3 (aq) + H2O (l) ⟺ NH4+ (aq) + OH (aq)

Concentraciones en equilibrio:

 

[NH3]

[NH4+]

[OH]

Concentración inicial

0,15

0

0

Concentración que se disocia

x

Concentración disociada

x

x

Concentración en equilibrio

0,15 – x

x

x

 

Constante de ionización:

Kb = [NH4+]·[OH]/[NH3]

Kb = x·x/(0,15 – x) = x2/(0,15 – x) 

Como la constante de equilibrio es muy pequeña se puede suponer que 0,15 – x ≈ 0,15, y al mismo tiempo se facilitan los cálculos.

x2/0,15 = 1,8·10–5 → x2 = 0,15·1,8·10–5 = 2,7·10–6

[OH] = 1,6·10–3

[H+]·[OH] = Kw → [H+] = 1·10–14/[OH]

[H+] = 1·10–14/1,6·10–3 = 6,25·10–12 M

pH = –log [H+] = –log 6,25·10–12 = 11,2

Concentraciones en equilibrio:

[NH3] = 0,15 – 1,6·10–3 = 0,1484 M

  [NH4+] = [OH] = 1,6·10–3 M

b)  El nombre de neutralización no implica que la disolución obtenida sea estrictamente neutra, ya que su pH depende de la posible hidrólisis de la sal formada en la reacción

Reacción de neutralización del hidróxido de potasio:

HCl (aq) + KOH (aq) → KCl (aq) + H2O (l)

Reacción de neutralización del amoniaco:

HCl (aq) + NH3 (aq) → NH4Cl (aq)

c)  Dato: [HCl] = 0,45 M

Volumen de disolución de HCl necesario para neutralizar la disolución de KOH:

0,100 L KOH·(0,15 mol KOH/L KOH)·(mol HCl/mol KOH)·(L HCl/0,45 mol HCl) = 33,3 mL HCl

Volumen de disolución de HCl necesario para neutralizar la disolución de amoniaco:

0,100 L NH3·(0,15 mol NH3/L NH3)·(mol HCl/mol NH3)·(L HCl/0,45 mol HCl) = 33,3 mL HCl

 

 

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