Este equilibrio está regido por el producto iónico del agua, $K_w = [\ce{H3O+}] \cdot [\ce{OH-}] = 10^{-14}$ a $25^\circ\text{C}$. En una disolución básica, la concentración de iones hidroxilo $[\ce{OH-}]$ es mayor que $10^{-7} \text{ M}$, lo que implica que la concentración de $[\ce{H3O+}]$ será menor que $10^{-7} \text{ M}$, pero nunca nula, ya que el producto de ambas concentraciones debe permanecer constante.

Si disminuye la concentración de un ácido en disolución, la concentración de protones $[\ce{H3O+}]$ liberados disminuye. Debido a que la función logaritmo es creciente y el signo negativo la invierte, una disminución en la concentración de $[\ce{H3O+}]$ conlleva necesariamente un aumento en el valor numérico del pH, acercándose al valor de neutralidad (7).

Calculamos la cantidad de sustancia de cada reactivo: $n(\ce{HCl}) = 0,1 \text{ L} \cdot 1 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} = 0,1 \text{ mol}$; $n(\ce{NaOH}) = 0,2 \text{ L} \cdot 0,5 \text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} = 0,1 \text{ mol}$.Como la estequiometría de la reacción es $1:1$ y se mezclan cantidades equimolares de ácido y base, ambos reactivos se consumen por completo. El cloruro de sodio ($\ce{NaCl}$) es una sal neutra, ya que los iones $\ce{Na+}$ y $\ce{Cl-}$ son, respectivamente, el ácido conjugado muy débil de una base fuerte y la base conjugada muy débil de un ácido fuerte, por lo que no sufren hidrólisis. En consecuencia, el pH de la disolución resultante será neutro ($pH = 7$).