Valoraciones y neutralización

a) FALSA.

En toda disolución acuosa coexisten los dos iones, porque el agua se autoioniza:$$2\,\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^- \qquad K_w = [\text{H}_3\text{O}^+][\text{OH}^-] = 10^{-14}$$Como el producto es una constante distinta de cero, ninguna de las dos concentraciones puede anularse: si $[\text{H}_3\text{O}^+]$ fuese $0$, el producto también lo sería.

Lo que caracteriza a una disolución básica es que hay menos protones que hidroxilos, no que no haya ninguno:$$\text{básica}: \; [\text{H}_3\text{O}^+] < 10^{-7} \text{ M} \;\;\text{pero}\;\; [\text{H}_3\text{O}^+] > 0$$Por ejemplo, a $\text{pH} = 13$ todavía hay $[\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-13}$ M, es decir, unos $6\cdot 10^{10}$ iones hidronio por litro. Pocos, pero no cero.

b) VERDADERA.

Al diluir un ácido, la concentración de todas sus especies disminuye, incluida la de protones:$$c \downarrow \;\Longrightarrow\; [\text{H}_3\text{O}^+] \downarrow \;\Longrightarrow\; \text{pH} = -\log[\text{H}_3\text{O}^+] \uparrow$$Ácido fuerte: $[\text{H}_3\text{O}^+] = c$, así que cada dilución por 10 sube el pH en una unidad.

Ácido débil: $[\text{H}_3\text{O}^+] \approx \sqrt{K_a c}$, así que cada dilución por 10 sube el pH en media unidad. (El grado de disociación aumenta, pero no compensa la dilución.)

En ambos casos el pH sube, acercándose a 7 pero sin sobrepasarlo nunca: por muy diluido que esté, un ácido no puede volver básica una disolución.

c) FALSA. El pH resultante es neutro ($\text{pH} = 7$).

Moles de cada reactivo:$$n(\text{HCl}) = 1 \cdot 0{,}100 = 0{,}100 \text{ mol}$$$$n(\text{NaOH}) = 0{,}5 \cdot 0{,}200 = 0{,}100 \text{ mol}$$Reacción de neutralización, mol a mol:$$\text{HCl} + \text{NaOH} \longrightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$$Los moles son exactamente iguales, así que ambos se consumen por completo: no sobra ni ácido ni base. Estamos justo en el punto de equivalencia.

¿Qué queda en la disolución? Únicamente $\text{NaCl}$, una sal de ácido fuerte y base fuerte:$$\text{Na}^+ + \text{H}_2\text{O} \;\nrightarrow\; \qquad \text{Cl}^- + \text{H}_2\text{O} \;\nrightarrow\;$$Ninguno de los dos iones se hidroliza, así que la disolución es neutra:$$[\text{H}_3\text{O}^+] = [\text{OH}^-] = 10^{-7} \text{ M} \;\Longrightarrow\; \boxed{\text{pH} = 7}$$La afirmación es falsa: el pH no es básico, es neutro.