Valoración posterior del exceso de HCl utilizado para disolver la piedra caliza

Question

$15.0~\mathrm{mL}$ de $1.4~\mathrm{M}\ \ce{HCl}$ se mezcló con $1.00~\mathrm{g}$ de piedra caliza (impuro $\ce{CaCO3}$ ) hasta que todo el sólido se haya disuelto. A continuación, la solución se transfirió a un matraz cónico y se completó con $200~\mathrm{mL}$ con agua. A $20.0~\mathrm{mL}$ se neutralizó con $8.50~\mathrm{mL}$ de un $0.1~\mathrm{M}\ \ce{NaOH}$ solución.
Calcula:

1. Importe del exceso $\ce{HCl}$ en el $20.0~\mathrm{mL}$ porción
2. Importe del exceso $\ce{HCl}$ en el $200~\mathrm{mL}$ porción
3. Cantidad de $\ce{HCl}$ que reaccionó con $\ce{CaCO3}$

Mi intento:

Cuando la piedra caliza se disuelve,

$$\ce{2 HCl(aq) + CaCO3(s) -> CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)}$$

$$n(\ce{HCl}) = c \times V = (15 \times 10^{-3}~\mathrm{L}) (1.4~\mathrm{M}) = 0.021~\mathrm{mol}$$ $$n(\ce{CaCO3}) = x~\mathrm{mol}$$

Cuando la solución se diluye a $200~\mathrm{mL}$ la molaridad de $\ce{HCl}$ se puede encontrar por, \begin{align} n_\mathrm i &= n_\mathrm f\\ c_\mathrm i V_\mathrm i &= c_\mathrm f V_\mathrm f\\ c_\mathrm f &= \frac{c_\mathrm i V_\mathrm i}{V_\mathrm f}\\ \therefore c_\mathrm f (\ce{HCl}) &= \frac{(15\times 10^{-3}~\mathrm{L})(1.4~\mathrm{M})}{(200\times 10^{-3}~\mathrm{L})} = 0.105~\mathrm{M} \end{align}

Tengo dudas sobre mi trabajo hasta este momento. ¿Estoy en lo cierto hasta ahora?

Answer 1

Por lo general, es una buena idea abordar los problemas en el orden en que se plantean las subpreguntas. A menudo hay un razonamiento pedagógico en ese orden que puede ayudarte a abordar la respuesta.

En este caso, el punto clave es que la piedra caliza es impuro $\ce{CaCO3}$ y que, por tanto, no sabemos qué cantidad de ácido se neutralizó inicialmente con $\ce{CO2}$ evolución. Abordar la cuestión desde este lado, como has hecho tú, no es muy útil, ya que nos falta un valor importante para calcular.

Lo que hacer Sin embargo, lo que sí sabemos es el fin último del experimento: que $8.50~\mathrm{ml}$ de $0.1~\mathrm{M}\ \ce{NaOH}$ fueron capaces de neutralizar una cierta porción del ácido clorhídrico restante. Debes pensar que se trata de una valoración.

Una vez que te has dado cuenta de esto, tiene sentido por qué la primera pregunta pide la cantidad de sustancia en el $20.0~\mathrm{ml}$ alícuota - es la que realmente se puede calcular rápidamente, y le llevará a la solución completa.

Por lo tanto, su plan de acción es:

• encontrar la concentración o cantidad de $\ce{HCl}$ en el $20.0~\mathrm{ml}$ porción por fórmulas conocidas utilizadas para los problemas de valoración (tu trabajo hasta ahora muestra que puedes hacerlo);

Tenemos $\ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O}$ Así que $$\begin{align} n_\ce{HCl} = n_\ce{NaOH} &= (\pu{8.50 mL})(\pu{0.1 M}) \\ &= \pu{0.00085 mol} \end{align}$$

• a partir de ahí calcular la concentración o cantidad de $\ce{HCl}$ en todo el $200~\mathrm{ml}$ muestra de fórmulas similares;

A $\pu{20 mL}$ parte de la $\ce{HCl}$ simplemente tiene una décima parte de la cantidad original de $\ce{HCl}$ Así que en todo el $\pu{200 mL}$ tenemos: $$n_\ce{HCl} = (\pu{0.00085 mol}) \times \frac{\pu{200 mL}}{\pu{20 mL}} = \pu{0.0085 mol}$$

• A continuación, decida cuánto ácido clorhídrico se perdió en la disolución de la piedra caliza.

Al principio, teníamos un total de $$\begin{align} n_{\ce{HCl},\mathrm{tot}} &= (\pu{15.0 mL})(\pu{1.4 M}) \\ &= \pu{0.021 mol} \end{align}$$ que ya has calculado. Después de reaccionar con la piedra caliza, nos quedamos sólo con $\pu{0.0085 mol}$ de eso. Por lo tanto, la cantidad que reaccionó es simplemente: $$n_{\ce{HCl},\mathrm{reacted}} = \pu{0.021 mol} - \pu{0.0085 mol} = \pu{0.0125 mol}.$$