Acide / Base : exercices (1)

Acide / Base :
exercices (1)
I. Acide dichloroéthanoïque : Enoncé
Une solution d’acide dichloroéthanoïque ( CHCl
2
CO
2
H) dans l’eau a un
pH de 1,30. Sa concentration molaire initiale est de 0,10 mol.L
-1
. Cette
solution est appelée solution initiale.
1 . Ecrire l’équation de réaction de cet acide sur l’eau et indiquer les
couples acide-base présents.
2. Dresser le tableau d’avancement de cette réaction pour un litre de
solution.
3. Déterminer le taux d’avancement final de cette réaction.
4. Quel est le pourcentage de molécule d’acide dichloroéthanoïque
ayant réagi ?
5. On ajoute une goutte d’acide dichloroéthanoïque pur dans 100mL
de solution initiale. On admet que le volume total ne varie pas. Indiquer
sans calcul :
a. si le pH de la solution varie, et si oui, dans quel sens ;
b. si l’avancement final de cette réaction varie, et si oui, dans quel
sens.
II. Corrigé
1. Réaction de l’acide sur l’eau :
CHCl
2
CO
2
H + H
2
O = CHCl
2
CO
2 -
+ H
3
O
+
Les deux couples en présence sont :
• l’acide dichloroéthanoïque et sa base conjuguée :
CHCl
2
CO
2
H / CHCl
2
CO
2 –
ainsi que
• l’ion hydronium et sa base conjuguée qui est l’eau : H
3
O
+
/H
2
O.
2. CHCl
2
CO
2
H + H
2
O = CHCl
2
CO
2 -
+ H
3
O
+
t =0 0,1 excès 0 0
final théorique 0,1 - x
max
excès x
max
x
max
final expérimental 0,1 – x excès x x
3. pH = - log [ H3O+ ]
Pour un litre de solution x = [ H3O+ ] donc pH = - log x
Donc x = 10 – 1,30 = 0,050 mol.
τ
ττ
τ = x
xmax = 0,050
0,1 = 0,5
4. Le taux d’avancement étant de 0,5 ; 50 % des molécules de
dichloroéthanoïque ont réagi.
5. A. On ajoute de l’acide dans la solution, ceci va donc renforcer le
caractère acide de la solution initiale. Le pH va donc diminuer.
b. On ajoute un réactif, la réaction va donc évoluer dans le sens de
la consommation de celui-ci, c’est à dire le sens direct.
III. Ammoniac : Enoncé
L’ammoniac de formule NH3 est un gaz très soluble dans l’eau. Dans
la solution aqueuse, a lieu la réaction :
NH3 (aq) + H2O(l) = NH4+(aq) + HO –(aq)
1. L’ammoniac en solution aqueuse correspond-il à un acide ou à une
base ? Justifier.
2. On étudie à 25°C une solution dont la concentration en NH3initiale
est c1 = 0,10 mol.L-1 et la concentration à l’équilibre est céq =
9,9x10-2 mol.L-1.
Le pH de la solution est de 11,2.
Montrer que la concentration en ions oxonium H3O+ de la solution
est négligeable devant celles des autres ions de la solution.
3. Calculer la conductivité, à l’équilibre, de cette solution.
Données, à 25°C :
• λ+NH4(aq) = 7,4x10-3S.m2.mol-1 ;
• λ-HO-(aq) = 2,0x10-2S.m2.mol-1.
4. Quelle valeur de la conductance doit-on lire sur le conductimètre si
la constante de la cellule utilisée est 1,0 x 10-2m ?
5. Déterminer la constante d’équilibre de la réaction de l’ammoniac sur
l’eau.
IV. Corrigé
1.D’après l’équation bilan, on voit que l’ammoniac a capter un proton, il
s’agit donc d’une base.
2. Le pH de la solution est égal à 11,2. On sait par ailleurs que
[ H3O+ ] = 10-pH donc [ H3O+ ]éq = 10-11,2 = 6,31 x 10-12 mol.L-1.
[ HO - ]éq = 10pH-pKe = 1011,2-14 = 10 – 2,8 = 1,58 x 10-3 :mol.L-1.
[ NH3 ] éq = 9,9 x 10-2 mol.L-1.
[ NH4+ ]éq = [ HO- ]éq = 1,58x10-3 mol.L-1.
La concentration en ion oxonium est donc bien très inférieure à la
concentration des autres espèces en solution ( près de 109 fois
plus petite que l’ion hydroxyde par exemple ).
3. σ = σOH- + σNH4+ = c(HO-) x ( λHO- + λNH4+)
= 1,58 x 10-3 x ( 2,0x10-2 + 7,4x10-3)
= 4,33 x10-5 S.m-1
4. On peut déterminer la valeur de la conductance à partir de la
conductivité d’une solution en multipliant cette conductivité par la
constante de la cellule : G = k x σ.
Ici k = 1,0.10-2 m donc G = 1,0 x 10-2.4,33 x 10-5 = 4,33 x 10-7 S.
5.
K = [
[[
[NH4+]
]]
]éq. [
[[
[HO-]
]]
]éq
[
[[
[NH3]
]]
]éq
Donc K = (1,58x10-3)2
9,9 x10-2 = 2,52x10-5
MemoPage.com SA © / 2006 / Auteur : Anne Parras