Ejercicio resuelto de Valoraciones ácido-base · Química · 2026

3B. Sea la valoración de 20 mL de una disolución de $\mathrm{NaOH}$ 0,15 M con una disolución de $\mathrm{HNO_3}$ 0,3 M:

a) Escriba la reacción que tiene lugar y explique cómo será el pH en el punto de equivalencia (0,5 puntos)
b) ¿Qué volumen de la disolución de $\mathrm{HNO_3}$ será necesario para llegar al punto de equivalencia? (0,5 puntos)
c) Si se utiliza como indicador azul de bromotimol (amarillo en su forma ácida y azul en su forma básica; intervalo de viraje: pH 6,0−7,6), explique brevemente de qué color estará la disolución valorada antes de alcanzar el punto de equivalencia (0,3 puntos)
d) Suponiendo que los volúmenes son aditivos, calcule el pH de la disolución resultante cuando se ha añadido un total de 12 mL de valorante (0,7 puntos)

$\textbf{a) Escriba la reacción que tiene lugar y explique cómo será el pH en el punto de equivalencia (0{,}5 puntos)}$

Se valora una base fuerte con un ácido fuerte, de modo que la reacción es una neutralización completa:

$\mathrm{NaOH(ac)} + \mathrm{HNO_3(ac)} \rightarrow \mathrm{NaNO_3(ac)} + \mathrm{H_2O(l)}$

En el punto de equivalencia se han consumido exactamente el ácido y la base, y lo único que queda disuelto es la sal $\mathrm{NaNO_3}$. Sus iones proceden de una base fuerte y de un ácido fuerte, así que ni el $\mathrm{Na^+}$ ni el $\mathrm{NO_3^-}$ se hidrolizan de forma apreciable.

Por tanto el pH en el punto de equivalencia es neutro, pH = 7.

$\textbf{b) ¿Qué volumen de la disolución de HNO}_3\textbf{ será necesario para llegar al punto de equivalencia? (0{,}5 puntos)}$

La reacción es mol a mol, de modo que en el punto de equivalencia los moles de ácido añadidos igualan a los de base que había:

$n(\mathrm{HNO_3}) = n(\mathrm{NaOH}) \quad \Rightarrow \quad V_a \cdot M_a = V_b \cdot M_b$

$V_a \cdot 0{,}3 = 20 \cdot 0{,}15$

$V_a = 10 \text{ mL}$

Hacen falta 10 mL de la disolución de ácido nítrico, la mitad del volumen de base, que es lo esperable porque el ácido está al doble de concentración.

$\textbf{c) Explique brevemente de qué color estará la disolución valorada antes de alcanzar el punto de equivalencia (0{,}3 puntos)}$

Antes del punto de equivalencia todavía no se ha añadido ácido suficiente para consumir toda la base, así que en el vaso sobra NaOH y el pH es claramente básico, muy por encima del intervalo de viraje del indicador.

El azul de bromotimol se encuentra entonces en su forma básica, de modo que la disolución se ve azul. Solo virará a amarillo cuando el ácido en exceso haga bajar el pH por debajo de 6,0.

$\textbf{d) Calcule el pH de la disolución resultante cuando se ha añadido un total de 12 mL de valorante (0{,}7 puntos)}$

Conviene comparar primero los moles de ácido y de base, para saber cuál de los dos sobra:

$n(\mathrm{NaOH}) = 0{,}020 \cdot 0{,}15 = 3{,}0 \cdot 10^{-3} \text{ mol}$

$n(\mathrm{HNO_3}) = 0{,}012 \cdot 0{,}3 = 3{,}6 \cdot 10^{-3} \text{ mol}$

Con 12 mL se ha rebasado el punto de equivalencia, que estaba en 10 mL, y lo que sobra es ácido:

$n(\mathrm{HNO_3})_{\text{exceso}} = 3{,}6 \cdot 10^{-3} - 3{,}0 \cdot 10^{-3} = 6{,}0 \cdot 10^{-4} \text{ mol}$

Ese exceso queda repartido en el volumen total, suma de los dos porque son aditivos:

$V_t = 20 + 12 = 32 \text{ mL} = 0{,}032 \text{ L}$

El ácido nítrico es fuerte y está totalmente disociado, así que su concentración es directamente la de protones:

$[\mathrm{H^+}] = \frac{6{,}0 \cdot 10^{-4}}{0{,}032} = 1{,}87 \cdot 10^{-2} \text{ mol/L}$

$\mathrm{pH} = -\log(1{,}87 \cdot 10^{-2}) = 1{,}73$

La disolución resultante es fuertemente ácida y, coherentemente con el apartado anterior, el indicador ya habría virado a amarillo.