Saltar navegación

Activa JavaScript para disfrutar de los vídeos de la Mediateca.

B2Q U07.2.6 Ejercicio 2 - Contenido educativo

Ajuste de pantalla

El ajuste de pantalla se aprecia al ver el vídeo en pantalla completa. Elige la presentación que más te guste:

Subido el 21 de agosto de 2021 por Raúl C.

23 visualizaciones

Más información Transcripción

Descargar la transcripción

Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES 00:00:16
arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Hinares, y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases 00:00:22
de la unidad 7 dedicada a la primera parte del estudio de las reacciones ácido-base. 00:00:27
En la videoclase de hoy discutiremos el ejercicio propuesto 2. 00:00:32
En esta videoclase, enmarcada dentro del estudio de los equilibrios ácido-base, 00:00:47
vamos a resolver el ejercicio propuesto número 2. 00:00:51
En él se nos dice que disponemos, por un lado, de una muestra impura de hidróxido de sodio y, por otro lado, de una disolución comercial de ácido clorhídrico con densidad conocida, 1,89 gramos por centímetro cúbico, y de concentración también conocida. 00:00:55
Se nos dice que contiene un 35% en peso de ácido puro. Esta es la concentración expresada en porcentaje en masa. De cada 100 gramos de la disolución, 35 corresponden al ácido clorhídrico puro. 00:01:10
Lo que se nos pide en primer lugar es que cambiamos las unidades de la concentración de porcentaje en masa, que es lo que tenemos, a unidades de molaridad. 00:01:23
Se nos pide la molaridad como forma abreviada de pedirnos la concentración en unidades de molaridad. 00:01:32
Para ello lo que vamos a hacer es, en primer lugar, como veis, calcular la masa molar del ácido clorhídrico sumando las masas atómicas del hidrógeno, 1, y del cloro, 35,5 gramos partido por mol. 00:01:38
y después considerando que tenemos a nuestra disposición un litro de la disolución, 00:01:48
puesto que las unidades de molaridad corresponden a la cantidad de soluto, 00:01:54
espesado en moles, en cada litro de disolución. 00:01:58
Pues bien, vamos a suponer que tenemos un litro de esa disolución de ácido clorhídrico 00:02:01
y lo que vamos a hacer es calcular cuál es su masa. 00:02:06
Como disponemos del dato de la densidad, 00:02:09
lo único que tenemos que hacer para calcular la masa de un litro de disolución 00:02:11
es multiplicar esa densidad por el volumen. 00:02:15
Expresamos el volumen en centímetros cúbicos, un litro son mil centímetros cúbicos, 00:02:19
y obtenemos que un litro de disolución tiene una masa de 1189 gramos. 00:02:23
De ácido clorhídrico puro corresponde el 35%, puesto que es el dato que se nos daba. 00:02:28
De cada 100 gramos de disolución, 35 corresponden a ácido puro. 00:02:34
Bueno, pues lo que tenemos que hacer es ver de 1189 gramos, que es la masa de un litro de disolución, 00:02:38
cuál es la masa que corresponde al ácido clorhídrico. 00:02:44
Calculamos el 35% de estos 1.189 gramos, multiplicando por 0,35, y obtenemos que en un litro de disolución hay contenidos 416,15 gramos de ácido clorhídrico puro. 00:02:46
Para expresar la concentración en un ex de molaridad necesitamos, repito una vez más, la cantidad de sustancia, la cantidad de ácido clorhídrico en la masa. 00:02:59
Por eso hemos calculado previamente la masa molar para poder calcular la cantidad de sustancia, sin más que dividir la masa, estos 416,15 gramos, entre la masa molar. 00:03:07
Y así lo que obtenemos es que en un litro de disolución tenemos contenidos 11,4 moles de ácido clorhídrico. 00:03:17
Así que directamente podemos calcular la concentración molar, sin más que utilizando la definición, dividiendo esta cantidad de sustancia entre el volumen que hemos considerado, que es un litro. 00:03:25
Así que este ácido clorhídrico comercial tiene una concentración 11,4 molar. 00:03:34
En la segunda parte del ejercicio se nos pide calcular la pureza de la muestra de hidróxido de sodio, 00:03:44
sabiendo que 100 gramos de esa muestra se neutralizan con 100 mililitros de la disolución de ácido clorhídrico comercial, 00:03:49
cuya concentración 11,4 molar acabamos de calcular. 00:03:55
En primer lugar tenemos que tener en cuenta que la pureza de la muestra se refiere siempre al porcentaje en masa, 00:03:59
De tal forma que sabiendo que hemos hecho reaccionar 100 gramos de la muestra, lo que tendríamos que hacer es calcular qué masa de estos 100 gramos corresponden al hidróxido de sodio puro para así tener el porcentaje en masa, que es lo que nos están pidiendo, la pureza. 00:04:04
Lo segundo es que se nos ha hablado de una reacción de neutralización expresamente, pero aunque no fuera así, nosotros tenemos que tener en mente que se trata de ese tipo de reacción, 00:04:19
puesto que lo que tenemos es la reacción de una base conocida, el hidróxido de sodio, con un ácido conocido que es el ácido clorhídrico. 00:04:27
Así pues, ácido más base es una reacción de neutralización. 00:04:35
En este caso en concreto, el hidróxido de sodio es una base de arrenios. 00:04:39
Aquí tenemos su fórmula, NaOH. Aquí vemos los hidróxidos que se liberarían en disolución acuosa. 00:04:42
Es más, sabemos que el hidróxido de sodio es una base fuerte. Luego en disolución acuosa sabemos que se disocia por completo. 00:04:48
En cuanto al ácido clorhídrico, su fórmula es HCl, lo hemos visto antes. Estos son los hidrógenos que en disolución acuosa se van a convertir en hidrones cuando se disocie el ácido clorhídrico. Es más, sabemos que el ácido clorhídrico es un ácido fuerte, así que el ácido clorhídrico en disolución acuosa se disociaría por completo. 00:04:53
Bueno, tratándose de una base y un ácido de Arrhenius, sabemos que la reacción de neutralización lo que va a producir es agua, por la unión de los hidrones y los hidróxidos del ácido y de la base, y una sal. 00:05:14
El ácido, cuando se disocia por completo liberando hidrones, va a dejar iones cloruro, aniones cloruro. El hidróxido de sodio, cuando se disocia liberando hidróxidos, va a dejar los cationes sodio. 00:05:28
pues bien, los cationes de sodio con los aniones cloruro van a formar la sal cloruro de sodio. 00:05:39
Esa es la sal que junto con el agua se produce en la reacción de neutralización de arrenios. 00:05:44
Pues bien, para resolver el ejercicio, aparte de plantear y ajustar la reacción de neutralización, 00:05:49
vamos a necesitar la masa molar del hidróxido de sodio, 00:05:54
que es la suma de 23, 16 y 1, las masas atómicas del sodio, oxígeno e hidrógeno respectivamente. 00:05:58
El resultado es 40 gramos partido por mol. 00:06:03
podríamos en primer lugar calcular cuál es la cantidad de ácido clorhídrico que contenidos en 00:06:06
estos 100 mililitros de la disolución de ácido clorhídrico 11,4 molar sin más que multiplicar 00:06:13
la concentración por el volumen una vez calculada esa cantidad de ácido clorhídrico podríamos 00:06:19
argumentar que a la vista de los coeficientes estequiométricos de la ecuación química ajustada 00:06:24
dicha cantidad de ácido clorhídrico se neutraliza con una cantidad igual de hidróxido de sodio 00:06:28
puesto que los coeficientes estequiométricos en la ecuación química ajustada son iguales. 00:06:34
Y a partir de ahí, calcular la masa de hidróxido de sodio a que equivale esa cantidad, número de moles, de hidróxido de sodio, 00:06:39
sin más que multiplicar la cantidad por la masa molar, que para eso la hemos calculado anteriormente. 00:06:46
Esos tres pasos se pueden resumir sólo en uno, sin más que utilizar el producto de fracciones de equivalencia. 00:06:51
Vamos a calcular la masa de hidróxido de sodio puro que ha reaccionado, 00:06:57
multiplicando el dato conocido que es que hemos consumido 100 mililitros, 0,100 litros de la disolución comercial de ácido clorhídrico 00:07:00
por los factores de conversión necesarios para acabar transformando esta cantidad, este volumen, perdón, en la masa de hidróxido de sodio. 00:07:07
Lo que tenemos que hacer es, en primer lugar, multiplicar por el valor de la concentración 00:07:17
que nos permitirá sustituir estos litros de disolución por cantidad de ácido clorhídrico. 00:07:22
a continuación multiplicar por la razón de los coeficientes estequiométricos del hidróxido de sodio y del ácido clorhídrico 00:07:28
que nos permiten cambiar la cantidad de ácido clorhídrico caraccionado por la cantidad de hidróxido de sodio caraccionado 00:07:34
que es aquella en la que realmente tenemos interés 00:07:40
y por último lo que tenemos que hacer es multiplicar por la masa molar del hidróxido de sodio 00:07:42
que será quien nos permita cambiar la cantidad de hidróxido de sodio por la masa que es en lo que estamos interesados 00:07:47
como podéis ver, esto ya lo discutíamos también el año pasado 00:07:53
el hecho de multiplicar por estas tres facciones es equivalente a los tres pasos que he comentado anteriormente. 00:07:56
Lo bueno que tiene este método es que es autoexplicativo y se puede hacer en una única línea 00:08:02
sin necesidad de hacer tres operaciones por separado. 00:08:07
De una u otra manera, lo que vamos a obtener es que la masa de hidróxido de sodio puro 00:08:10
que ha reaccionado con esos 100 ml de la disolución de ácido clorhídrico comercial 11,4 molar es 45,6 gramos. 00:08:15
En este caso, calcular el porcentaje en masa es bien sencillo, puesto que estos 45,6 gramos 00:08:22
de hidróxido de sodio puro están contenidos en 100 gramos de la muestra, automáticamente 00:08:28
podemos deducir que el porcentaje en masa del hidróxido de sodio dentro de la muestra 00:08:32
es 45,6%. 00:08:36
En otro caso, lo único que tenemos que hacer es dividir entre la masa de la muestra y multiplicar 00:08:38
por 100 para expresarlo en porcentaje. 00:08:42
Para finalizar el ejercicio, se nos pide que calculemos la concentración de hidrones en 00:08:47
la disolución que se formaría al añadir una cierta masa de la amostia impura de hidróxido de sodio, 00:08:52
22 gramos, con un cierto volumen de la disolución de ácido clorhídrico, 40 mililitros, y posteriormente 00:08:58
diluir la mezcla, añadir disolvente, añadir agua, hasta conseguir un volumen de un litro total en la 00:09:05
disolución. Fijaos que la forma en la que se nos hace esta pregunta es significativamente distinta 00:09:11
de la forma en la que se nos hacía la pregunta en el apartado anterior. Aquí lo que tenemos es 00:09:17
la cantidad de hidróxido de sodio, de la disolución de hidróxido de sodio, en este caso cantidad es 00:09:21
masa. Tenemos la cantidad de la disolución del ácido clorhídrico, en este caso cantidad se 00:09:29
refiere a volumen, y lo mezclamos. Mientras que en el apartado anterior el único dato que teníamos 00:09:34
era el que correspondía al ácido clorhídrico, 100 mililitros de ácido clorhídrico comercial. 00:09:40
Mientras que de hidróxido de sodio no conocíamos la cantidad, conocíamos la masa de la muestra, 00:09:46
Pero si os dais cuenta, de hidróxido de sodio puro no conocíamos la cantidad, ni masa, ni cantidad, ni volumen. 00:09:51
Lo que sí se nos decía en el apartado B es que la base y el ácido se neutralizan. 00:09:57
Siempre que en el enunciado nos digan esto, que ácido y base se neutralizan, hemos de interpretar que se neutralizan por completo. 00:10:04
Eso quiere decir que las cantidades de ácido y de base se encuentran en proporción estequiométrica. 00:10:11
En este caso, en la ecuación de neutralización del hidróxido de sodio y del ácido clorhídrico, se encuentran en proporción estequiométrica 1 a 1, los coeficientes estequiométricos son iguales. Eso quiere decir que las cantidades son iguales. Esa es la idea que nosotros habíamos utilizado para resolver este ejercicio, este apartado del ejercicio. 00:10:16
En el apartado 12, en cambio, nosotros lo que sí podemos hacer es calcular qué cantidad de hidróxido de sodio hay contenidos en 22 gramos de la muestra. 00:10:34
Nosotros sabemos que tenemos 22 gramos y sabemos que la muestra tiene un porcentaje en masa de 45,6%. 00:10:45
Esto quiere decir, lo calculamos en el apartado anterior, que en 100 gramos de la muestra hay 45,6 gramos de hidróxido de sodio. 00:10:52
Sin más que posteriormente dividir entre la masa molar, podemos calcular que esos 22 gramos de la muestra contienen exactamente 0,25 moles de hidróxido de sodio. 00:10:58
Por otro lado, tenemos 40 ml de la disolución de ácido clorhídrico cuya concentración de 11,4 molar calculamos en el primer apartado. 00:11:09
Pues bien, podemos calcular directamente esa cantidad de ácido clorhídrico puro en esa disolución sin más que multiplicar la concentración por el volumen y obtenemos una cantidad de ácido clorhídrico de 0,456 mol. 00:11:17
Aquí he hecho los cálculos multiplicando por fracciones de equivalencia, pero se podría resolver de esa otra manera. 00:11:30
¿Qué es lo que ocurre? Podemos calcular las cantidades reales de las sustancias puras, de la base y del ácido puro que están reaccionando. 00:11:36
De tal forma que lo que podemos hacer es determinar si esa reacción de neutralización es completa o no. 00:11:43
En este caso lo que tenemos que hacer es comparar estas cantidades con los coeficientes estequiométricos que sabemos que son iguales. 00:11:49
Puesto que las cantidades no son iguales, ya sabemos que por un lado la reacción de neutralización no va a ser completa, ácido y base ambos no se van a consumir por completo, 00:11:55
sino que además podemos determinar cuál es el reactivo limitante, cuál va a ser el reactivo en exceso y podemos poder calcular la cantidad en exceso. 00:12:05
En este caso vemos que la cantidad de hidróxido de sodio es menor que la cantidad de ácido clorhídrico, deberían ser iguales para que la neutralización fuera completa. 00:12:14
Así que ya sabemos que el reactivo limitante es aquel cuya cantidad es menor, el hidróxido de sodio se va a consumir por completo 00:12:23
y el ácido clorhídrico va a ser el reactivo en exceso. 00:12:32
Bien, sabemos que como los coeficientes estequiométricos son iguales, se van a consumir cantidades iguales, así que para que se consuman 0,25 moles de hidróxido de sodio, se van a consumir 0,25 moles de ácido clorhídrico. ¿Cuánto va a quedar en exceso? Pues la diferencia entre lo que tengo, 0,456 moles están disponibles, menos lo que se consume, 0,25 moles, como acabo de discutir. 00:12:35
Esa diferencia 0,206 moles de ácido clorhídrico es el ácido clorhídrico en exceso. Eso lo que quiere decir es que una vez se produzca la neutralización del hidróxido de sodio con lo que corresponda del ácido clorhídrico va a quedar un exceso de ácido clorhídrico. 00:12:58
Así que la disolución resultante no va a tener carácter neutro, como sí habría pasado en el apartado anterior, donde la base y el ácido se consumían por completo y en disolución únicamente teníamos cloro de sodio y agua. 00:13:17
En este caso, lo que vamos a tener es cloro de sodio, agua, sí, pero un exceso de ácido clorhídrico. Y eso va a hacer que la disolución, al final, tenga un carácter ácido. 00:13:33
Se nos pide la concentración de hidrones. Vamos a calcularla y de paso vamos a comprobar que realmente, como digo, la disolución tiene carácter ácido. 00:13:45
Lo que vamos a hacer es olvidarnos ahora de esta reacción de neutralización y vamos a considerar la disociación del ácido clorhídrico. 00:13:52
Sabemos que es un ácido fuerte, lo hemos discutido anteriormente al inicio de esta videoclase. 00:14:00
Es un ácido de arrenios, en disolución acuosa se va a disociar por completo. 00:14:05
Como se nos pide la concentración de hidrones y no de oxidáneos, lo que voy a hacer es considerar directamente la disociación de arreños. 00:14:09
Lo que voy a hacer es poner el agua como medio, representado así encima de la flecha, y considerar que el ácido clorhídrico se disocia en hidrones y cloruros, 00:14:16
porque la concentración de estos hidrones es lo que me están pidiendo en el ejercicio. 00:14:25
Si no me pidieran la concentración de hidrones, sino que me pidieran que discutiera el carácter ácido-base o que calculara la concentración directamente de oxidáneos, 00:14:29
lo que podría hacer es poner el ácido clorhídrico en equilibrio con el agua o reaccionando con el agua, 00:14:38
en este caso equilibrio no porque es un ácido fuerte, 00:14:43
y lo que pondría a la derecha es el hidrón del ácido clorhídrico absorbido por el agua, 00:14:46
aquí pondría los oxidáneos y los aniones cloruro. 00:14:51
De cualquier forma, he decidido hacerlo de esta manera, como os acabo de explicar, 00:14:54
y lo que voy a hacer es considerar que a la vista de los coeficientes estequiométricos en esta reacción, 00:14:58
son todos iguales, la cantidad de 0,206 mol de ácido clorhídrico una vez se haya disociado va a 00:15:03
producir una cantidad igual de hidrones, también de cloruros, pero en este caso me interesa la 00:15:10
cantidad de hidrones. Así que tras la disociación lo que voy a tener de hidrones es una cantidad 00:15:15
igual a la inicial de ácido clorhídrico, 0,206 moles. Para calcular la concentración lo único 00:15:19
que tengo que hacer es dividir esta cantidad entre el volumen total en litros y tengo la 00:15:26
concentración de hidrones en unidades de molaridad. Puesto que me han dicho que al final lo que voy 00:15:29
a hacer es diluir la mezcla hasta conseguir un volumen total de un litro, yo ya sé que el volumen 00:15:34
de la disolución final va a ser precisamente este, un litro, y lo único que tengo que hacer es dividir 00:15:39
esta cantidad, 0,206 moles de hidrones, entre ese volumen de un litro y obtengo una concentración 00:15:43
0,206 molar de hidrones. Como decía antes, la disolución va a tener un carácter ácido puesto 00:15:49
que esta concentración de hidrones toma un valor mayor que 10 elevado a menos 7 molar, que es el 00:15:55
que corresponde a una disolución con carácter neutro. Cuando en el apartado anterior mencioné 00:16:01
que la disolución iba a tener carácter neutro, quiero haceros notar que esto va a ser única y 00:16:07
exclusivamente porque lo que tengo es la neutralización de una base y un ácido fuertes. 00:16:14
Aunque la reacción de neutralización se produzca por completo y la base y el ácido se consuman por 00:16:20
completo y tenga una sal y agua, el pH va a ser 7 cuando el ácido y la base sean fuertes. Si uno 00:16:25
de los dos es débil o los dos lo son, tengo que hacer una consideración extra a la cual vamos a 00:16:33
dedicar la primera parte de la siguiente unidad, que es el concepto de hidrólisis. Vamos a ver qué 00:16:40
es lo que le pasaría a esta sal que tendría aquí. De momento, en todo lo que corresponde a esta 00:16:45
unidad 7, todos los ejércitos de neutralización, para evitarme tener que hacer esa discusión de 00:16:49
algo que, como os he dicho, veremos en la siguiente unidad, me van a poner siempre una base y un ácido fuertes. 00:16:54
Y vamos a tener en mente que siempre que tengo la neutralización completa de un ácido y una base fuertes, 00:17:00
el carácter de la disolución resultante va a ser neutro. 00:17:06
Cuando, como ocurre en este apartado, tenga un exceso del ácido, la disolución resultante va a tener un carácter ácido. 00:17:13
al revés, si lo que hubiera tenido en exceso hubiera sido la base, lo que tendría es una 00:17:20
disolución con carácter básico. En el caso de la disolución con carácter ácido, podríamos calcular 00:17:24
la concentración de hidrones o de oxidáneos y ver que es mayor que 10 a la menos 7 molar. En el caso 00:17:30
de la base, si calculamos esa misma concentración de hidrones u oxidáneos, veríamos que es inferior 00:17:34
a 10 a la menos 7 molar. En el caso de la neutralización completa, evidentemente coincidiría 00:17:39
sería idénticamente igual a 10 elevado a menos 7 molar. 00:17:44
Cuando más adelante, una vez hayamos iniciado el estudio de la última sección de esta unidad, 00:17:48
hablando de pH, discutamos el pH y la disolución, me adelanto un poquito, 00:17:52
veremos que la disolución con carácter neutro tendrá pH 7, 00:17:57
con carácter básico pH menor que 7 y con carácter básico mayor que 7. 00:18:01
Pero como os he dicho, al estudio del pH está dedicada la siguiente videoclase, 00:18:06
las siguientes videoclases en la siguiente sección. 00:18:11
En el aula virtual de la asignatura tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y cuestionarios. 00:18:13
Asimismo, tenéis más información en las fuentes bibliográficas y en la web. 00:18:22
No dudéis en traer vuestras dudas e inquietudes a clase o al foro de dudas de la unidad en el aula virtual. 00:18:27
Un saludo y hasta pronto. 00:18:33
Idioma/s:
es
Autor/es:
Raúl Corraliza Nieto
Subido por:
Raúl C.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
Visualizaciones:
23
Fecha:
21 de agosto de 2021 - 12:46
Visibilidad:
Público
Centro:
IES ARQUITECTO PEDRO GUMIEL
Duración:
19′ 02″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1024x576 píxeles
Tamaño:
33.68 MBytes

Del mismo autor…

Ver más del mismo autor

EducaMadrid, Plataforma Educativa de la Comunidad de Madrid

Plataforma Educativa EducaMadrid