Volumetrías ácido-base: ejercicios resueltos

Las volumetrías ácido-base son técnicas fundamentales en química analítica que permiten determinar la concentración de una disolución mediante la reacción con otra disolución de concentración conocida. Estos ejercicios resueltos están diseñados para estudiantes de 2º de Bachillerato y se centran en el uso de la fórmula C1V1 = C2V2, así como en la interpretación de las curvas de valoración y la selección de indicadores adecuados.

Ejercicios resueltos

Ejercicio 1

Enunciado: Calcula la concentración de una disolución de ácido clorhídrico (HCl) si 25 mL de esta disolución se neutralizan completamente con 30 mL de una disolución de hidróxido de sodio (NaOH) 0.1 M.

Datos:

• Volumen de HCl (V1) = 25 mL
• Volumen de NaOH (V2) = 30 mL
• Concentración de NaOH (C2) = 0.1 M

Resolución paso a paso:

1. Aplicamos la fórmula de neutralización: C1V1 = C2V2.
2. Sustituimos los valores conocidos: C1 * 25 mL = 0.1 M * 30 mL.
3. Despejamos C1: C1 = (0.1 M * 30 mL) / 25 mL.
4. Calculamos C1: C1 = 0.12 M.

Solución: La concentración de la disolución de HCl es 0.12 M.

Ejercicio 2

Enunciado: Determina el volumen de una disolución de ácido acético 0.5 M necesario para neutralizar 50 mL de una disolución de NaOH 0.25 M.

Datos:

• Concentración de ácido acético (C1) = 0.5 M
• Volumen de NaOH (V2) = 50 mL
• Concentración de NaOH (C2) = 0.25 M

Resolución paso a paso:

1. Aplicamos la fórmula C1V1 = C2V2.
2. Sustituimos los valores: 0.5 M * V1 = 0.25 M * 50 mL.
3. Despejamos V1: V1 = (0.25 M * 50 mL) / 0.5 M.
4. Calculamos V1: V1 = 25 mL.

Solución: Se necesitan 25 mL de la disolución de ácido acético.

Ejercicio 3

Enunciado: En una valoración ácido-base, se utilizan 40 mL de HCl 0.2 M para neutralizar 50 mL de una disolución de amoníaco (NH3). Calcula la concentración de la disolución de amoníaco.

Datos:

• Volumen de HCl (V1) = 40 mL
• Concentración de HCl (C1) = 0.2 M
• Volumen de NH3 (V2) = 50 mL

Resolución paso a paso:

1. Aplicamos C1V1 = C2V2.
2. Sustituimos: 0.2 M * 40 mL = C2 * 50 mL.
3. Despejamos C2: C2 = (0.2 M * 40 mL) / 50 mL.
4. Calculamos C2: C2 = 0.16 M.

Solución: La concentración de la disolución de amoníaco es 0.16 M.

Ejercicio 4

Enunciado: ¿Qué volumen de una disolución de NaOH 0.1 M se necesita para alcanzar el punto de equivalencia al valorar 100 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 0.05 M?

Datos:

• Concentración de NaOH (C2) = 0.1 M
• Volumen de H2SO4 (V1) = 100 mL
• Concentración de H2SO4 (C1) = 0.05 M

Resolución paso a paso:

1. La reacción es: H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O.
2. Aplicamos la fórmula ajustada: C1V1 = 2C2V2.
3. Sustituimos: 0.05 M * 100 mL = 2 * 0.1 M * V2.
4. Despejamos V2: V2 = (0.05 M * 100 mL) / (2 * 0.1 M).
5. Calculamos V2: V2 = 25 mL.

Solución: Se necesitan 25 mL de NaOH 0.1 M.

Ejercicio 5

Enunciado: Durante una valoración, se utilizan 20 mL de NaOH 0.1 M para alcanzar el punto final con 50 mL de ácido acético. Si se usa fenolftaleína como indicador, ¿cuál es la concentración del ácido acético?

Datos:

• Volumen de NaOH (V2) = 20 mL
• Concentración de NaOH (C2) = 0.1 M
• Volumen de ácido acético (V1) = 50 mL

Resolución paso a paso:

1. Aplicamos C1V1 = C2V2.
2. Sustituimos: C1 * 50 mL = 0.1 M * 20 mL.
3. Despejamos C1: C1 = (0.1 M * 20 mL) / 50 mL.
4. Calculamos C1: C1 = 0.04 M.

Solución: La concentración del ácido acético es 0.04 M.

Ejercicio 6

Enunciado: Se valoran 25 mL de una disolución de ácido oxálico (H2C2O4) con 30 mL de NaOH 0.2 M. Calcula la concentración del ácido oxálico.

Datos:

• Volumen de ácido oxálico (V1) = 25 mL
• Volumen de NaOH (V2) = 30 mL
• Concentración de NaOH (C2) = 0.2 M

Resolución paso a paso:

1. La reacción es: H2C2O4 + 2 NaOH → Na2C2O4 + 2 H2O.
2. Aplicamos la fórmula ajustada: C1V1 = 2C2V2.
3. Sustituimos: C1 * 25 mL = 2 * 0.2 M * 30 mL.
4. Despejamos C1: C1 = (2 * 0.2 M * 30 mL) / 25 mL.
5. Calculamos C1: C1 = 0.48 M.

Solución: La concentración del ácido oxálico es 0.48 M.

Errores frecuentes

1. No ajustar la ecuación química: Asegúrate de que la ecuación esté balanceada antes de aplicar C1V1 = C2V2.
2. Confundir el punto de equivalencia con el punto final: El punto de equivalencia es teórico, mientras que el punto final es lo que observamos con el indicador.
3. Usar un indicador incorrecto: Elige un indicador que cambie de color cerca del pH del punto de equivalencia.