4.- Se tienen 100 mL de agua destilada. Se añade 1 mL de ácido

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BLOQUE A / CUESTIÓN 4
4.- Se tienen 100 mL de agua destilada. Se añade 1 mL de ácido clorhídrico 5 M. Se
añaden a continuación 5 mL de hidróxido sódico 5 M. Finalmente, se añaden 106 mL de
agua destilada. Calcule el pH inicial del agua y los sucesivos pH tras las adiciones.
Considere que los volúmenes son aditivos.
Solución:
El agua pura tiene carácter neutro, luego el pH inicial será 7, ya que [H3 O+] = [OH-] = 10-7 M
1) Si se añade 1 mL de HCl 5 M.
El HCl es un ácido fuerte, totalmente disociado, luego la cantidad de protones liberados será
la misma que de ácido inicial:
HCl + H2 O" Cl- + H3 O+
En 1 L (1000 mL) de HCl 5 M, habrá 5 moles de ácido, luego en 1 mL habrá:
(5 / 1000) · 1 = 5·10-3 moles
Como el volumen final es 100 mL de agua + 1 mL de HCl = 101 mL, la concentración molar
de protones será:
[H3 O+] = 5·10-3 / 0,101 = 4,95·10-2 M
Y el pH es:
pH = -log [H3 O+] = -log (4,95·10-2) = 1,3
Es, por tanto, una disolución fuertemente ácida.
2) Si ahora se adicionan 5 mL de NaOH.
La base reaccionará con el ácido, formando una sal y agua; el reactivo que esté en exceso,
será el que determine el carácter ácido o básico de la disolución:
HCl + NaOH " NaCl + H2 O
Se calculan los moles de base añadidos en los 5 mL:
En 1 L de NaOH 5 M, habrá 5 moles de base, luego en 5 mL habrá:
(5 / 1000) · 5 = 2,5·10-2 moles
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Por tanto, el ácido es el reactivo limitante, cuando se consuma, la reacción termina, quedando
en exceso la base:
2,5·10-2 - 5·10-3 = 0,02 moles de NaOH
La reacción será:
HCl
Moles iniciales
Moles finales
5·10-3
--
+ NaOH
"
2,5·10-2
0,02
NaCl + H2 O
-0,02
--
Los 0,02 moles de NaCl están en un volumen total de 101 + 5 = 106 mL, y como es una sal
que procede de ácido y base fuertes, no sufrirá hidrólisis, luego el pH de la disolución lo
determinarán los iones OH- procedentes del exceso de base:
[NaOH] en exceso = 0,02 / 0,106 = 0,189 M
El hidróxido de sodio es una base fuerte, totalmente disociada:
NaOH
" Na+ + OH-
[OH-] = 0,189 M
pOH = -log [OH- ] = 0,7
pH = 14 – pOH = 13,3
En este segundo paso, se consigue una disolución básica.
3) Adición de 106 mL de agua destilada a los 106 mL de disolución básica anterior.
El agua añadida es neutra, como ya se explicó, luego lo único que varía es el volumen final de
disolución que se duplica:
V final = 106 + 106 = 212 mL = 0,212 L
Luego, la nueva concentración de iones OH- será la mitad:
[OH- ] = 0,189 / 2 = 0,0945 M
pOH = 1,02
pH = 12,98
La disolución es menos básica que en el paso 2.
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