Problema n° 10 de estequiometría de las soluciones, neutralización de soluciones - TP02

Enunciado del ejercicio n° 10

Durante una titulación se neutralizan 30 ml de una solución de H₂SO₄ con 21 ml de solución 0,5 N de NaOH, calcular:

a) Normalidad de la solución ácida.

b) Molaridad de la solución ácida.

Desarrollo

Datos:

V₁ = 30 ml de solución de H₂SO₄

V₂ = 21 ml de solución 0,5 N de NaOH

Solución

Método razonado

La ecuación estequiométrica balanceada es la siguiente:

2·NaOH + H₂SO₄ ⟶ Na₂SO₄ + 2·H₂O

Calculamos las masas de los moles que intervienen en la reacción en equilibrio:

2·NaOH: 2·(23 g + 16 g + 1 g) = 80 g

H₂SO₄: 2·1 g + 32 g + 4·16 g = 98 g

Na₂SO₄: 2·23 g + 32 g + 4·16 g = 142 g

2·H₂O: 2·(2·1 g + 16 g) = 36 g

2·NaOH	+	H₂SO₄	⟶	Na₂SO₄	+	2·H₂O
80 g	+	98 g	=	142 g	+	36 g

Calculamos los equivalentes gramo.

El equivalente gramo del ácido sulfúrico es su mol dividido la cantidad de átomos de hidrógeno que posee en su mol.

Eg =	98 g
	2

Eg = 49 g (H₂SO₄)

El equivalente gramo del hidróxido de sodio es su mol dividido la cantidad de oxhidrilos que posee en su mol.

Eg =	40 g
	1

Eg = 40 g (NaOH)

Calculamos la masa de hidróxido de sodio que hay en 21 cm³ de solución 0,5 N:

1 N	⟶	40 g de NaOH/l
0,5 N	⟶	x

x =	0,5 N·40 g de NaOH/l
	1 N

x = 20 g de NaOH/l

1.000 cm³ de solución	⟶	20 g de NaOH
21 cm³ de solución	⟶	x

x =	21 cm³ de solución·20 g de NaOH
	1.000 cm³ de solución

x = 0,42 g de NaOH (puro)

Calculamos la masa de ácido sulfúrico necesaria para neutralizar 0,42 g de NaOH, de la ecuación estequiométrica tenemos:

80 g de NaOH	⟶	98 g de H₂SO₄
0,42 g de NaOH	⟶	x

x =	0,42 g de NaOH·98 g de H₂SO₄
	80 g de NaOH

x = 0,5145 g de H₂SO₄ (puro)

Calculamos la masa de ácido sulfúrico que hay en 1.000 cm³ de solución:

30 cm³	⟶	0,5145 g de H₂SO₄
1.000 cm³	⟶	x

x =	1.000 cm³·0,5145 g de H₂SO₄
	30 cm³

x = 17,15 g de H₂SO₄

Finalmente calculamos la normalidad de la solución de ácido sulfúrico:

49 g de H₂SO₄	⟶	1 N
17,15 g de H₂SO₄	⟶	x

x =	17,15 g de H₂SO₄·1 N
	49 g de H₂SO₄

Resultado, la normalidad de los 30 ml de la solución de ácido sulfúrico es:

x = 0,35 N

Método sencillo

De otro modo, mucho más sencillo, teniendo en cuenta que "se neutraliza equivalente gramo a equivalente gramo" y que:

V₁·N₁ = V₂·N₂

Despejamos V₁:

V₁ =	V₂·N₂
	N₁

Reemplazamos por los datos y calculamos:

N₁ =	21 cm³·0,5 N
	30 cm³

V₁ = 0,35 N

Molaridad (M): es el número de moles que tiene una solución por 1.000 cm³ de solución.

De los cálculos anteriores sabemos que la masa de ácido sulfúrico en 1.000 cm³ de solución es 17,15 g.

Calculamos la molaridad:

98 g de H₂SO₄	⟶	1 M
17,15 g de H₂SO₄	⟶	x

x =	17,15 g de H₂SO₄·1 M
	98 g de H₂SO₄

Resultado, la molaridad de los 30 ml de la solución de ácido sulfúrico es:

x = 0,175 M

Autor: Ricardo Santiago Netto. Argentina

Ejemplo, cómo calcular la normalidad y la molaridad en la neutralización de soluciones