Ejercicio resuelto de pH · Química · País Vasco · 2026

BLOQUE B (Consta de dos problemas, debes responder a 1 de ellos)
B2. El ion bicarbonato (hidrogenocarbonato) es anfótero; es decir, actúa como ácido ($K_a=\mathrm{4,7}\cdot {10}^{-11}$) o base ($K_b=\mathrm{2,5}\cdot {10}^{-8}$) dependiendo de con qué especie reaccione.

a) Escribir las dos reacciones de hidrólisis y justificar cómo será el pH de una disolución acuosa 1 M de $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3$ (ácido, básico, neutro). (0,75)
b) El $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3$ se emplea como antiácido para aliviar los ardores de estómago. Calcular la masa de $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3$ necesaria para neutralizar 10 mL de una disolución 1,5 M de HCl y justificar cómo será el pH (ácido, básico, neutro) al final del proceso. (0,50)
c) Calcular el pH de una disolución 1 M de ion carbonato considerando únicamente la primera hidrólisis. (0,75)

Datos: masas atómicas H (1,0), C (12,0), O (16,0), Na (23,0).

El $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3$ es una sal que en agua se disocia por completo. El catión sodio procede de una base fuerte y no se hidroliza; el que decide el carácter de la disolución es el anión, que por ser anfótero puede reaccionar de dos formas.

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3(aq)\to \mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}(aq)+\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{-}(aq)$

Actuando como ácido, cede un protón al agua:

$\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}{K}_a=\mathrm{4,7}\times {10}^{-11}$

Actuando como base, capta un protón del agua:

$\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons {\mathrm{H}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}{K}_b=\mathrm{2,5}\times {10}^{-8}$

Las dos reacciones compiten, y predomina aquella cuya constante es mayor:

$K_b=\mathrm{2,5}\times {10}^{-8}>K_a=\mathrm{4,7}\times {10}^{-11}$

La hidrólisis básica está unas mil veces más favorecida que la ácida, de modo que se generan más iones hidróxido que oxonio.

La disolución 1 M de bicarbonato de sodio es básica, con pH mayor que 7.



La reacción entre el bicarbonato y el ácido clorhídrico produce cloruro de sodio, agua y dióxido de carbono, y la proporción es de uno a uno:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}\to \mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$

$n(\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l})=V\cdot M=\mathrm{0,010}\cdot \mathrm{1,5}=\mathrm{1,5}\times {10}^{-2}\text{ mol}$

$n(\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3)=\mathrm{1,5}\times {10}^{-2}\text{ mol}$

$M(\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3)=\mathrm{23,0}+\mathrm{1,0}+\mathrm{12,0}+3\cdot \mathrm{16,0}=\mathrm{84,0}\mathrm{g}\mathrm{/}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}$

$m=\mathrm{1,5}\times {10}^{-2}\cdot \mathrm{84,0}=\mathrm{1,26}\mathrm{g}$

En cuanto al pH final, la única sal que queda en disolución es el cloruro de sodio, que procede de un ácido fuerte y de una base fuerte y no se hidroliza; el ácido carbónico formado se descompone y el dióxido de carbono se desprende.

Hacen falta $\mathrm{1,26}$ g de bicarbonato de sodio, y al terminar la neutralización el pH es prácticamente neutro (ligeramente ácido si parte del dióxido de carbono permanece disuelto).

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Calcular}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{pH}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{1}}\mathbf{\text{M}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ion}}\mathbf{\text{carbonato}}\mathbf{\text{considerando}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{nicamente}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{primera}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lisis.}}\mathbf{\text{(0,75)}}$

El ion carbonato es la base conjugada del bicarbonato, así que su constante de basicidad se obtiene a partir de la $K_a$ que da el enunciado para este último:

$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{-}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$

$K_b={\displaystyle \frac{K_w}{K_a}}={\displaystyle \frac{{10}^{-14}}{\mathrm{4,7}\times {10}^{-11}}}=\mathrm{2,13}\times {10}^{-4}$

Se plantea la tabla del equilibrio, llamando $x$ a la concentración de hidróxido formada:

	$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}$	$\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{-}$	$\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ Inicial (M)	1	0	0 Equilibrio (M)	$1-x$	$x$	$x$

$K_b={\displaystyle \frac{x^2}{1-x}}=\mathrm{2,13}\times {10}^{-4}$

Como la constante es pequeña frente a la concentración inicial, se puede despreciar $x$ en el denominador:

$x^2=\mathrm{2,13}\times {10}^{-4}\Rightarrow x=\mathrm{1,46}\times {10}^{-2}\mathrm{M}$

$\mathrm{p}\mathrm{O}\mathrm{H}=-\log (\mathrm{1,46}\times {10}^{-2})=\mathrm{1,84}$

$\mathrm{p}\mathrm{H}=14-\mathrm{1,84}=\mathrm{12,16}$

El pH de la disolución 1 M de ion carbonato es de $\mathrm{12,16}$, claramente básico, como corresponde a la base conjugada de un ácido muy débil.