Ejercicio resuelto de pH · Química · Extremadura · 2026

Los productos de limpieza ecológicos están ganando popularidad por su menor impacto ambiental. Un fabricante quiere desarrollar un limpiador multiusos basado en amoniaco ($\text{NH}_3$), pero debe garantizar que su pH no supere 11,5 para cumplir con las normativas de seguridad de la Unión Europea.

El técnico de laboratorio de la fábrica analiza la disolución de amoniaco en agua preparada para el limpiador multiusos. Tras varias medidas, el técnico averigua que el amoniaco se encuentra disociado en un 2 %, según la reacción $\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_4^+ + \text{OH}^-$

a) Calcule el pH de la disolución. [0,5 puntos]

b) Determine si el producto fabricado cumple la normativa de seguridad de la Unión Europea. [0,5 puntos]

c) Calcule el volumen de HCl 0,2 M necesario para neutralizar 100 mL de la disolución de amoniaco preparada. [0,75 puntos]

d) Indique el material necesario para poder realizar el experimento del apartado anterior. [0,75 puntos]

Datos: $K_b(\text{NH}_3) = 1{,}8 \cdot 10^{-5}$.

$\textbf{a) Calcule el pH de la disolución. [0,5 puntos]}$

El amoniaco es una base débil. Llamamos $c$ a su concentración inicial y $\alpha=0{,}02$ al grado de disociación que ha medido el técnico; con la constante $K_b$ se obtiene la concentración y con ella el pH.

$\text{Especie}$	$\text{NH}_3$	$\text{NH}_4^+$	$\text{OH}^-$ Equilibrio	$c(1-\alpha)$	$c\alpha$	$c\alpha$

$K_b=\dfrac{c\,\alpha^2}{1-\alpha} \Rightarrow c=\dfrac{K_b(1-\alpha)}{\alpha^2}=\dfrac{1{,}8\cdot 10^{-5}\cdot 0{,}98}{0{,}02^2}$

$c=4{,}41\cdot 10^{-2}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}$

$[\text{OH}^-]=c\,\alpha=4{,}41\cdot 10^{-2}\cdot 0{,}02=8{,}82\cdot 10^{-4}\ \text{M}$

$\text{pOH}=-\log\left(8{,}82\cdot 10^{-4}\right)=3{,}05 \qquad \text{pH}=14-3{,}05=10{,}95$

El pH de la disolución del limpiador es 10,95.

$\textbf{b) Determine si el producto fabricado cumple la normativa de seguridad de la Unión Europea. [0,5 puntos]}$

Basta comparar el pH obtenido con el límite que fija la normativa.

$10{,}95<11{,}5$

El producto cumple la normativa, aunque con poco margen: bastaría subir algo la concentración de amoniaco para superar el límite.

$\textbf{c) Calcule el volumen de HCl 0,2 M necesario para neutralizar 100 mL de la disolución de amoniaco preparada. [0,75 puntos]}$

En la neutralización el ácido y la base reaccionan mol a mol, y hay que neutralizar todo el amoniaco presente, no solo la fracción disociada.

$\text{NH}_3+\text{HCl}\longrightarrow \text{NH}_4\text{Cl}$

$n(\text{NH}_3)=0{,}100\ \text{L}\cdot 4{,}41\cdot 10^{-2}\ \text{mol}\,\text{L}^{-1}=4{,}41\cdot 10^{-3}\ \text{mol}$

$V(\text{HCl})=\dfrac{n}{c}=\dfrac{4{,}41\cdot 10^{-3}}{0{,}2}=2{,}205\cdot 10^{-2}\ \text{L}=22{,}05\ \text{mL}$

Se necesitan 22,05 mL de ácido clorhídrico 0,2 M.

$\textbf{d) Indique el material necesario para poder realizar el experimento del apartado anterior. [0,75 puntos]}$

Se trata de una valoración ácido-base, de modo que hace falta el material propio de esa técnica:

una bureta con su soporte y pinza, para añadir el ácido gota a gota y medir con precisión el volumen gastado; una pipeta aforada con su aspirador, para medir los 100 mL de disolución de amoniaco; un matraz erlenmeyer, donde se recoge la base y se agita durante la valoración; un vaso de precipitados para el ácido, y un indicador adecuado —como el rojo de metilo, cuyo viraje cae en la zona ácida en la que queda el punto de equivalencia— o, mejor, un pH-metro previamente calibrado.