Neutralización: reactivos con formas distintas de concentración (2838)

, por F_y_Q

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Se hacen reaccionar 100 mL de ácido fosfórico 3 N con un volumen determinado de hidróxido de sodio 2.5 M para producir fosfato de sodio. Si las proporciones son estequiométricas:

a) ¿Cuál debe ser el volumen de hidróxido de sodio a agregar?

b) Suponiendo que los volúmenes de las soluciones son aditivos, ¿cuál es el porcentaje (m/V) de la sal formada en la solución al final de la reacción?

P.-S.

La reacción que se produce es:

\color[RGB]{2,112,20}{\textbf{\ce{H3PO4 + 3NaOH -> Na3PO4 + 3H2O}}}

El ácido tiene una concentración 3 N, es decir, contiene 3 equivalentes de ácido por cada litro de disolución. Como haces reaccionar 100 mL de disolución, tienes 0.3 equivalentes de ácido. La masa de un equivalente es la masa molecular, pero dividido por el número de H del ácido. Esto quiere decir que habrá el triple de equivalentes que de moles en este caso:

0.3\ \cancel{eq}\cdot \frac{1\ \text{mol}}{3\ \cancel{eq}} = \color[RGB]{0,112,192}{\bf 0.1\ mol}

Siguiendo la estequiometría del proceso, se necesitarán 0.3 mol de NaOH. Si la concentración es 2.5 M:

0.3\ \cancel{\text{mol}}\ NaOH\cdot \frac{10^3\ mL}{2.5\ \cancel{\text{mol}}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\textbf{120 mL NaOH}}}


Según la estequiometría de la reacción, se producen 0.1 mol de la sal (\ce{Na_3PO_4}). La masa molecular de la sal es:

M_{\ce{Na3PO4}} = 23\cdot 3 + 31\cdot 1 + 16\cdot 4 = \color[RGB]{0,112,192}{\bm{164\ g\cdot mol^{-1}}}

Ya puedes convertir los moles en masa:

0.1\ \cancel{\text{mol}}\ \ce{Na3PO4}\cdot \frac{164\ g}{1\ \cancel{\text{mol}}} = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{16.4 g \ce{Na3PO4}}

El porcentaje (m/V) está expresado como gramos de soluto en 100 mL de disolución. La sal está disuelta en un volumen final de:

V_D = (100 + 120)\ mL = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{220 mL D}}

POr último, aplicas la definición y calculas:

\frac{16.4\ g}{220\ mL}\cdot 100 = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 7.45\ \%}}