Ejercicio resuelto de pH · Química · Comunidad de Madrid · 2026

En el laboratorio se dispone de dos disoluciones acuosas: ácido clorhídrico $\mathrm{0,85}\text{ M}$ y ácido acético (ácido etanoico) $\mathrm{1,1}\text{ M}$. Las etiquetas se han borrado y, con el fin de identificarlas correctamente, se han hecho los siguientes experimentos a $25{}^{\circ }\text{C}$:

— Experimento 1: se ha medido el pH de ambas disoluciones de ácidos, obteniéndose: 0,071 y 2,4.

— Experimento 2: se han valorado $10\text{ mL}$ de cada ácido con una disolución acuosa de hidróxido de potasio $\mathrm{1,2}\text{ M}$.

— Experimento 3: se ha hecho reaccionar el ácido de $\text{pH}=\mathrm{0,071}$ con óxido de manganeso(IV).

Responda a las siguientes cuestiones:

a) Calcule el valor de pH de cada disolución, compárelo con los valores experimentales obtenidos en el experimento 1, e identifique correctamente ambas disoluciones. [1 punto]

b) Para cada ácido, escriba la reacción de neutralización que se produce en el experimento 2 y determine el volumen de hidróxido de potasio necesario para alcanzar el punto de equivalencia. [0,5 puntos]

c) Sabiendo que en el experimento 3 tiene lugar una reacción redox, en la que se forman cloruro de manganeso(II), agua y cloro gaseoso, escriba y ajuste por el método de ion electrón las semirreacciones de oxidación y reducción resultantes, y las reacciones iónica y molecular. [1 punto]

Dato: a $25{}^{\circ }\text{C}$, $\text{p}{K}_a$ (ácido acético) $=\mathrm{4,8}$.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}\mathbf{\text{Calcule}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{pH}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n,}}\mathbf{\text{comp}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{relo}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{valores}}\mathbf{\text{experimentales}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{identifique}}\mathbf{\text{ambas}}\mathbf{\text{disoluciones.}}$

El ácido clorhídrico es un ácido fuerte: se disocia por completo, así que la concentración de iones oxonio coincide con la del ácido.

$\text{HCl}+{\text{H}}_2\text{O }⟶{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}+{\text{Cl}}^{-}$

$\left[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}\right]=\left[\text{HCl}\right]=\mathrm{0,85}\text{ M}\Rightarrow \text{pH}=-\log \mathrm{0,85}=\mathrm{0,071}$

El ácido acético es débil y se disocia solo en parte, de modo que hay que plantear el equilibrio con su constante:

${\text{CH}}_3\text{COOH}+{\text{H}}_2\text{O }\rightleftharpoons {\text{CH}}_3{\text{COO}}^{-}+{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$

	${\text{CH}}_3\text{COOH}$	${\text{CH}}_3{\text{COO}}^{-}$	${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$ Inicial (M)	1,1	0	0 Equilibrio (M)	$\mathrm{1,1}-x$	$x$	$x$

$K_a={10}^{-\text{p}{K}_a}={10}^{-\mathrm{4,8}}=\mathrm{1,6}\cdot {10}^{-5}={\displaystyle \frac{x^2}{\mathrm{1,1}-x}}\approx {\displaystyle \frac{x^2}{\mathrm{1,1}}}$

Se desprecia la $x$ frente a 1,1 porque la constante es muy pequeña y el ácido se disocia poquísimo, cosa que el propio resultado confirma.

$x=\sqrt{\mathrm{1,6}\cdot {10}^{-5}\cdot \mathrm{1,1}}=\mathrm{4,2}\cdot {10}^{-3}\text{ M}=\left[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}\right]$

$\text{pH}=-\log (\mathrm{4,2}\cdot {10}^{-3})=\mathrm{2,4}$

Los dos valores calculados son justo los dos medidos: la disolución de $\text{pH}=\mathrm{0,071}$ es el ácido clorhídrico 0,85 M y la de $\text{pH}=\mathrm{2,4}$ es el ácido acético 1,1 M. Aunque el acético está más concentrado, su pH es mucho mayor porque solo se disocia una fracción mínima.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{neutralizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{cada}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{determine}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{volumen}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{xido}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{potasio}}\mathbf{\text{necesario}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{alcanzar}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{punto}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{equivalencia.}}$

$\text{HCl}+\text{KOH }⟶\text{ KCl}+{\text{H}}_2\text{O}$

${\text{CH}}_3\text{COOH}+\text{KOH }⟶{\text{CH}}_3\text{COOK}+{\text{H}}_2\text{O}$

En el punto de equivalencia los moles de ácido y de base son iguales; como los dos ácidos son monopróticos, la relación estequiométrica es 1 a 1:

$n_a=n_b\Rightarrow M_a{V}_a=M_b{V}_b\Rightarrow V_b={\displaystyle \frac{M_a{V}_a}{M_b}}$

$V_b(\text{HCl})={\displaystyle \frac{\mathrm{0,85}\cdot 10}{\mathrm{1,2}}}=\mathrm{7,1}\text{ mL}$

$V_b({\text{CH}}_3\text{COOH})={\displaystyle \frac{\mathrm{1,1}\cdot 10}{\mathrm{1,2}}}=\mathrm{9,2}\text{ mL}$

Obsérvese que el volumen depende solo de la concentración del ácido, no de su fuerza: hace falta más base para el acético porque está más concentrado.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}\mathbf{\text{Ajuste}}\mathbf{\text{por}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{todo}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ion-electr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{semirreacciones}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reacci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{clorh}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{drico}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{xido}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{manganeso(IV),}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{escriba}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{ecuaciones}}\mathbf{\text{i}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nica}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{molecular.}}$

El manganeso pasa de número de oxidación $+4$ en el ${\text{MnO}}_2$ a $+2$ en el ${\text{Mn}}^{2+}$: se reduce. El cloruro pasa de $-1$ a 0 en el ${\text{Cl}}_2$: se oxida.

$\text{Reducci}\acute{\text{o}}\text{n:}{\text{MnO}}_2+4{\text{H}}^{+}+2e^{-}⟶{\text{Mn}}^{2+}+2{\text{H}}_2\text{O}$

$\text{Oxidaci}\acute{\text{o}}\text{n:}2{\text{Cl}}^{-}⟶{\text{Cl}}_2+2e^{-}$

Las dos semirreacciones intercambian ya el mismo número de electrones, así que se suman directamente:

${\text{MnO}}_2+4{\text{H}}^{+}+2{\text{Cl}}^{-}⟶{\text{Mn}}^{2+}+2{\text{H}}_2\text{O}+{\text{Cl}}_2$

Para la ecuación molecular se devuelven los iones a sus compuestos de partida: los cuatro protones y los dos cloruros que reaccionan proceden del ácido clorhídrico, y los otros dos cloruros acompañan al manganeso.

${\text{MnO}}_2+4\text{HCl }⟶{\text{MnCl}}_2+2{\text{H}}_2\text{O}+{\text{Cl}}_2$