Ejercicio resuelto de Ácido-Base · Química · 2025

Se dispone de 70 mL de una disolución acuosa de KOH 0,3 M, a la que se añade una disolución acuosa de HCl 0,15 M. Suponiendo que los volúmenes son aditivos, calcule:

a) [1 punto] El pH cuando se han añadido 50 mL de la disolución acuosa de HCl.

b) [1 punto] El volumen de la disolución acuosa de HCl que es necesario añadir a la disolución inicial de KOH para neutralizarla.

c) [0,5 puntos] Justifique el valor final del pH correspondiente al apartado b).

$\textbf{a) [1 punto] El pH cuando se han añadido 50 mL de la disolución acuosa de HCl.}$

El KOH es una base fuerte y el HCl un ácido fuerte: los dos están totalmente disociados y la reacción de neutralización es completa.

$\mathrm{KOH} + \mathrm{HCl} \longrightarrow \mathrm{KCl} + \mathrm{H_2O}$

Contamos los moles de cada uno antes de mezclar.

$n(\mathrm{KOH}) = 0{,}070\ \mathrm{L} \cdot 0{,}3\ \mathrm{M} = 0{,}021\ \mathrm{mol}$

$n(\mathrm{HCl}) = 0{,}050\ \mathrm{L} \cdot 0{,}15\ \mathrm{M} = 0{,}0075\ \mathrm{mol}$

Sobra base, así que el pH lo fija el hidróxido que queda sin neutralizar en el volumen total de la mezcla, que es aditivo:

$n(\mathrm{OH^-})_{\text{exceso}} = 0{,}021 - 0{,}0075 = 0{,}0135\ \mathrm{mol}$

$V_{\text{total}} = 70 + 50 = 120\ \mathrm{mL} = 0{,}120\ \mathrm{L}$

$[\mathrm{OH^-}] = \frac{0{,}0135}{0{,}120} = 0{,}1125\ \mathrm{M}$

$\mathrm{pOH} = -\log(0{,}1125) = 0{,}95$

$\mathrm{pH} = 14 - 0{,}95 = 13{,}05$

La disolución sigue siendo netamente básica: su pH es 13,05.

$\textbf{b) [1 punto] El volumen de la disolución acuosa de HCl que es necesario añadir a la disolución inicial de KOH para neutralizarla.}$

En el punto de neutralización los moles de ácido igualan a los de base, porque la estequiometría de la reacción es 1:1.

$n(\mathrm{HCl}) = n(\mathrm{KOH}) = 0{,}021\ \mathrm{mol}$

$V = \frac{n}{c} = \frac{0{,}021}{0{,}15} = 0{,}140\ \mathrm{L}$

Hacen falta 140 mL de la disolución de HCl 0,15 M para neutralizar los 70 mL de KOH.

$\textbf{c) [0,5 puntos] Justifique el valor final del pH correspondiente al apartado b).}$

Al neutralizarse exactamente, en la disolución solo queda cloruro de potasio y agua:

$\mathrm{KOH} + \mathrm{HCl} \longrightarrow \mathrm{KCl} + \mathrm{H_2O}$

El KCl procede de un ácido fuerte y de una base fuerte, de modo que ninguno de sus iones se hidroliza: ni el $\mathrm{K^+}$ ni el $\mathrm{Cl^-}$ reaccionan con el agua. La concentración de $\mathrm{H_3O^+}$ es entonces la del agua pura y el pH final es 7, es decir, neutro.