Para la valoración de 25,00 mL de HCl 0,150 M con NaOH 0,250 M, calcule:

HCl + NaOH   --->   NaCl + H2O

a)

Inicialmente tenemos 25,00 mL de una disolución de HCl 0,150 M. Como se trata de un ácido fuerte está totalmente disociado en sus iones Cl(-) y H(+), así que tendremos una concentración de H(+) de valor 0,150 M. Por tanto, el pH de la disolución vale

pH = -log [H+] = -log 0,150 = 0,82

b)

Se ha añadido NaOH suficiente para que la neutralización haya alcanzado el 50%. Como el número de milimoles iniciales de HCl es 25,00 mL · 0,150 mmol/mL = 3,750 mmol de HCl y de éstos, la mitad (1,875 mmol) se han neutralizado con otros tantos milimoles de NaOH, quedarán sin neutralizar otros 1,875 mmol de HCl. Teniendo en cuenta que el volumen de disolución de NaOH añadido fue

V = mmol / M = 1,875 / 0,250 = 7,50 mL

el volumen actual será 25,00 mL iniciales + 7,50 añadidos = 32,50 mL

y la concentración de H(+) será

[H+] = 1,875 mmol / 32,50 mL = 0,0577 mmol/mL

pH = -log 0,0577 = 1,24

c)

Una vez completa la neutralización tendremos en la disolución únicamente NaCl y H2O, es decir, una disolución en la que sólo hay iones Cl- y Na+. Estos iones no se hidrolizan, ya que tanto el HCl como el NaOH son, respectivamente, ácido y base fuertes, por lo cual la reacción tendrá carácter neutro, y el pH = 7.

d)

El número total de moles iniciales de HCl era 25 mL · 0,15 mmol/mL = 3,750 mmol, y como para alcanzar el punto de equivalencia hacen falta 3,750 mmol de NaOH, el volumen de NaOH añadido fue

3,750 mmol / 0,250 mmol/mL = 15,00 mL de disolución de NaOH añadidos.

El volumen total de la disolución en el punto de equivalencia será, entonces,

V = 25,00 mL iniciales + 15,00 mL añadidos = 40,00 mL

Si añadimos 1,00 mL más de disolución de NaOH tendremos en total 41,00 mL, y un número de mmoles de NaOH que vale 1 mL · 0,250 mmol/mL = 0,250 mmol de NaOH, que generan por ionización total 0,250 mmol de OH(-).

La concentración de OH(-) será, pues,

[OH-] = 0,250 mmol / 41,00 mL = 0,0061 mmol/mL = 0,0061 M

pOH = -log [OH-] = -log 0,0061 = 2,21

Como pH + pOH = 14,

pH = 14 - pOH = 14 - 2,21 = 11,79