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

3A. I) Se mezclan 25 mL de una disolución de $\mathrm{HNO_3}$ 0,2 M con 30 mL de una disolución de $\mathrm{KOH}$. La disolución resultante tiene pH = 2. Calcule la concentración de la disolución inicial de $\mathrm{KOH}$. Suponga que los volúmenes son aditivos (1 punto)

II) El anión $\mathrm{HPO_4^{2-}}$ es anfótero, lo que significa que puede actuar como un ácido ($K_a = 4{,}8\cdot 10^{-13}$) y como una base ($K_b = 1{,}6\cdot 10^{-7}$). Escriba sus reacciones de hidrólisis ácida y básica y, sin necesidad de hacer cálculos, explique si, como resultado de ambas reacciones, una disolución de $\mathrm{HPO_4^{2-}}$ será neutra, ácida o básica (1 punto)

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

$\textbf{I) Se mezclan 25 mL de una disolución de HNO₃ 0,2 M con 30 mL de una disolución de KOH. La disolución resultante tiene pH = 2. Calcule la concentración de la disolución inicial de KOH (1 punto)}$

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.

$\mathrm{HNO_3\ (ac)+KOH\ (ac)\rightarrow KNO_3\ (ac)+H_2O\ (l)}$

Se calculan los moles de ácido de partida.

$n(\mathrm{HNO_3})=0{,}025\cdot 0{,}2=5\cdot 10^{-3}\ \text{mol}$

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.

$[\mathrm{H_3O^+}]=10^{-pH}=10^{-2}\ \mathrm{M};\qquad V=25+30=55\ \mathrm{mL}$

$n(\mathrm{H_3O^+})=0{,}055\cdot 10^{-2}=5{,}5\cdot 10^{-4}\ \text{mol}$

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

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

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

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

$\textbf{II) Escriba las reacciones de hidrólisis ácida y básica del anión HPO₄²⁻ y explique, sin hacer cálculos, si su disolución será neutra, ácida o básica (1 punto)}$

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:

$\mathrm{HPO_4^{2-}\ (ac)+H_2O\ (l)\ \rightleftharpoons\ PO_4^{3-}\ (ac)+H_3O^+\ (ac)};\quad K_a=4{,}8\cdot 10^{-13}$

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

$\mathrm{HPO_4^{2-}\ (ac)+H_2O\ (l)\ \rightleftharpoons\ H_2PO_4^{-}\ (ac)+OH^-\ (ac)};\quad K_b=1{,}6\cdot 10^{-7}$

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 $\mathrm{HPO_4^{2-}}$ será básica.