¿O sucede alguna reacción que desconozco?

Hay tres reacciones, y probablemente seas consciente de todas ellas:

$$tag{1}\ce{H2O(l) <=> H+(aq) + OH-(aq)}$

$$tag{2}\ce{HCl(aq) -> H+(aq) + Cl-(aq)}$

$tag{3}\ce{Ch3COOH(aq) <=> H+(aq) + CH3COO-(aq)}$

La concentración de $\ce{H+}$ en esas tres reacciones es la misma porque todo ocurre en la misma fase. Así que lo que ocurre en las reacciones (1) y (2) influye en el equilibrio de la reacción (3).

¿Puedo simplemente encontrar los liberados por la reacción del CH3COOH con el agua y sumarlos a los liberados por el HCl, sumar las dos concentraciones y luego calcular el pH de esa manera?

No puedes porque si vuelves a la reacción (3), ya no estás en equilibrio. Para evitar tratar de arreglar un equilibrio mientras se estropea otro, hay dos estrategias:

a) Poner todo en un sistema de ecuaciones, y resolverlas de un solo golpe (método preferido si se utiliza un solucionador de ecuaciones).

b) Empezar con las especies principales ignorando las especies menores y las reacciones que no influyen mucho en las especies principales. Luego, pase a esas otras reacciones y a las especies menores. Esto es preferible cuando tienes que hacer los cálculos en papel y no necesitas la solución exacta.

La respuesta aproximada

Después de mezclar e ignorar todas las reacciones de disociación del ácido, las concentraciones son las siguientes:

c(ácido acético) = 50 / 125 * 0,3 M = 0,12 M

c(ácido clorhídrico) = 75 / 125 * 0.2 = 0,12 M

Así que aquí están los pasos:

1. Deja que el ácido clorhídrico se disocie y obtén la concentración de iones hidrógeno y el pH
2. Comprueba si el ácido acético se disocia apreciablemente
3. Comprueba si el agua se disocia apreciablemente

Para el primer paso, obtenemos = 0,12 M, y pH = 0,92. Estos son tentativos porque no dejamos que los otros ácidos (agua y ácido acético) se disocien.

Para el segundo paso, no estamos en equilibrio todavía (no hay acetato todavía). Sin embargo, el pH es muy bajo comparado con el pKa del ácido acético, así que a menos que el pH cambie mucho, no se disociará mucho. Intentemos calcular la concentración de acetato suponiendo que el cambio en la concentración de ácido acético y de iones de hidrógeno es despreciable.

$$ = K_a * / \ce{} = \pu{1,8e-5} * 0,12 / 0,12$$

Por tanto, no estamos cometiendo un gran error si decimos que las concentraciones de ácido acético e iones hidrógeno no cambiaron mucho debido a la reacción 2. Si queremos, podemos actualizar la concentración de iones hidrógeno de 0,12 M a 0,120018 M.

Para el tercer paso, hacemos lo que siempre hacemos cuando el pH es sustancialmente ácido. Simplemente calculamos la concentración de hidróxido suponiendo que la concentración de iones de hidrógeno no se ve muy afectada por la disociación del agua. Sale como $\pu{8,3e-14}$. Si queremos, podemos actualizar la concentración de iones hidrógeno de 0,120018 M a 0,120018000000013 M y un pH de 0,92075. (Nada de esto tiene sentido porque sólo teníamos 2 cifras significativas para la constante de disociación del ácido acético.)

Debido a que asumimos una concentración de iones hidrógeno de 0,12 M para el segundo paso y de 0,120018 M para el tercero, aunque esto no es del todo cierto, las reacciones (2) y (3) no están del todo en equilibrio para las concentraciones que calculamos. Lo bueno es que en la mayoría de los casos, eso no importa.