Ejercicio resuelto de pH · Química · Región de Murcia · 2026

3A. I) Se mezclan 25 mL de una disolución de $\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3$ 0,2 M con 30 mL de una disolución de $\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}$. La disolución resultante tiene pH = 2. Calcule la concentración de la disolución inicial de $\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}$. Suponga que los volúmenes son aditivos (1 punto)

II) El anión $\mathrm{H}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{2-}$ es anfótero, lo que significa que puede actuar como un ácido ($K_a=\mathrm{4,8}\cdot {10}^{-13}$) y como una base ($K_b=\mathrm{1,6}\cdot {10}^{-7}$). Escriba sus reacciones de hidrólisis ácida y básica y, sin necesidad de hacer cálculos, explique si, como resultado de ambas reacciones, una disolución de $\mathrm{H}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{2-}$ será neutra, ácida o básica (1 punto)

Dato: $K_w={10}^{-14}$.

$\mathbf{\text{I)}}\mathbf{\text{Se}}\mathbf{\text{mezclan}}\mathbf{\text{25}}\mathbf{\text{mL}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{HNO₃}}\mathbf{\text{0,2}}\mathbf{\text{M}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{30}}\mathbf{\text{mL}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{KOH.}}\mathbf{\text{La}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{resultante}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{pH}}\mathbf{\text{=}}\mathbf{\text{2.}}\mathbf{\text{Calcule}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{concentraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{inicial}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{KOH}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

El ácido nítrico es un ácido fuerte y el hidróxido de potasio una base fuerte: los dos están totalmente disociados y se neutralizan mol a mol.

$\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3(\mathrm{a}\mathrm{c})+\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{a}\mathrm{c})\to \mathrm{K}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3(\mathrm{a}\mathrm{c})+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})$

Se calculan los moles de ácido de partida.

$n(\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3)=\mathrm{0,025}\cdot \mathrm{0,2}=5\cdot {10}^{-3}\text{ mol}$

Que el pH final sea $2$, es decir, ácido, indica que ha sobrado ácido: la base es el reactivo limitante. Con el volumen total, aditivo, se obtienen los moles de ácido que quedan sin neutralizar.

$[{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}]={10}^{-pH}={10}^{-2}\mathrm{M};V=25+30=55\mathrm{m}\mathrm{L}$

$n({\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+})=\mathrm{0,055}\cdot {10}^{-2}=\mathrm{5,5}\cdot {10}^{-4}\text{ mol}$

Los moles de ácido que sí han reaccionado son los que ha neutralizado la base, y coinciden con los moles de KOH.

$n(\mathrm{K}\mathrm{O}\mathrm{H})=5\cdot {10}^{-3}-\mathrm{5,5}\cdot {10}^{-4}=\mathrm{4,45}\cdot {10}^{-3}\text{ mol}$

$c={\displaystyle \frac{\mathrm{4,45}\cdot {10}^{-3}}{\mathrm{0,030}}}=\mathrm{0,148}\mathrm{M}$

La disolución inicial de hidróxido de potasio era $\mathrm{0,148}\mathrm{M}$.

$\mathbf{\text{II)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{reacciones}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lisis}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cida}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{b}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{sica}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ani}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{HPO₄²⁻}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{explique,}}\mathbf{\text{sin}}\mathbf{\text{hacer}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{lculos,}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{neutra,}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cida}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{b}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{sica}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

Un anfótero puede ceder un protón al agua, comportándose como ácido, o captarlo, comportándose como base. Las dos reacciones ocurren a la vez.

Como ácido cede su protón y se convierte en fosfato:

$\mathrm{H}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{2-}(\mathrm{a}\mathrm{c})+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})\rightleftharpoons \mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{3-}(\mathrm{a}\mathrm{c})+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}(\mathrm{a}\mathrm{c});K_a=\mathrm{4,8}\cdot {10}^{-13}$

Como base capta un protón del agua y se convierte en dihidrogenofosfato:

$\mathrm{H}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{2-}(\mathrm{a}\mathrm{c})+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})\rightleftharpoons {\mathrm{H}}_2\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{-}(\mathrm{a}\mathrm{c})+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{c});K_b=\mathrm{1,6}\cdot {10}^{-7}$

Basta comparar las dos constantes para saber cuál de los dos equilibrios está más desplazado hacia la derecha. Aquí $K_b$ es seis órdenes de magnitud mayor que $K_a$, de modo que se generan muchos más iones hidróxido que iones oxonio.

La disolución de $\mathrm{H}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{2-}$ será básica.