Ejercicio resuelto de pH · Química · Andalucía · 2021

Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) En una disolución acuosa básica no existe la especie $\text{H}_3\text{O}^{+}$. [0,5 puntos]

b) Al disminuir la concentración de un ácido en disolución acuosa aumenta el pH. [0,5 puntos]

c) Al mezclar 100 mL de una disolución acuosa 1 M de $\text{HCl}$ con 200 mL de otra disolución acuosa de $\text{NaOH}$ 0,5 M, el pH de la disolución resultante es básico. [0,5 puntos]

$\textbf{a) En una disolución acuosa básica no existe la especie H₃O⁺. [0,5 puntos]}$

Falsa. El agua se autoioniza siempre, y su producto iónico se cumple en cualquier disolución acuosa:

$2\,\mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{H_3O^+} + \mathrm{OH^-} \qquad K_w = [\mathrm{H_3O^+}][\mathrm{OH^-}] = 10^{-14}$

Como el producto es una constante distinta de cero, ninguna de las dos concentraciones puede anularse. En una disolución básica la de protones es pequeña, pero existe: con pH 12, por ejemplo, vale $10^{-12}$ mol/L.

$\textbf{b) Al disminuir la concentración de un ácido en disolución acuosa aumenta el pH. [0,5 puntos]}$

Verdadera. Menos ácido significa menos protones en disolución, y el pH es el logaritmo cambiado de signo de esa concentración:

$\mathrm{pH} = -\log[\mathrm{H_3O^+}]$

Si $[\mathrm{H_3O^+}]$ baja, el pH sube. Ahora bien, hay un tope: por mucho que se diluya, el pH se acerca a 7 sin llegar a superarlo, porque llega un punto en que los protones que manda son los del propio agua.

$\textbf{c) Al mezclar 100 mL de una disolución acuosa 1 M de HCl con 200 mL de otra disolución acuosa de NaOH 0,5 M, el pH de la disolución resultante es básico. [0,5 puntos]}$

Falsa. Se cuentan los moles de cada uno:

$n(\mathrm{HCl}) = 0{,}100 \cdot 1 = 0{,}100 \text{ mol}$

$n(\mathrm{NaOH}) = 0{,}200 \cdot 0{,}5 = 0{,}100 \text{ mol}$

Son exactamente iguales, así que la neutralización es completa y no sobra ni ácido ni base:

$\mathrm{HCl} + \mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{NaCl} + \mathrm{H_2O}$

Lo que queda es cloruro de sodio, sal de ácido fuerte y base fuerte, cuyos iones no se hidrolizan. La disolución resultante es neutra, con pH 7, no básica.