correction exercices Précis de Physique

Eléments de correction des exercices du chapitre 5 : acides et bases fortes . ■ 33
Eléments de correction des exercices du chapitre 5 :
acides forts et bases fortes.
Contrôle des connaissances
Exercice 1 : Équations de dissolution et effet sur le pH
Soluté Équation-bilan de dissolution Évolution du pH face à la dilution
HCl
(g)
Voir §2.5 de ce chapitre Le pH augmente avec la dilution,
pour une très grande dilution il
devient égal à 7
KOH
(s)
Voir §2.7 de ce chapitre Le pH diminue avec la dilution, pour une très grande dilution il
devient égal à 7
NH
3(g)
Voir §2.8 de ce chapitre Le pH diminue avec la dilution, pour une très grande dilution il
devient égal à 7
HNO
3(l)
Voir §2.5 de ce chapitre Le pH augmente avec la dilution,
pour une très grande dilution il
devient égal à 7
NaOH
(s)
Voir §2.7 de ce chapitre Le pH diminue avec la dilution, pour une très grande dilution il
devient égal à 7
CH
3
COOH
(l)
Voir §2.6 de ce chapitre Le pH augmente avec la dilution, pour une très grande dilution il
devient égal à 7
Exercice 2 : Concentration molaires d’ions en solution
La détermination du point d’équivalence se fait par la méthode des tangentes dans tous les cas.
Cas A Cas B
1
pH
eq
= 9,2 V
eq
= 20 mL pH
eq
= 7 V
eq
= 10 mL
2
Le produit dosé est un acide car le pH initial est plus
petit que 7. Il s’agit d’un acide faible car le pH à
l’équivalence est supérieur à 7.
Le produit dosé est une base car le pH initial est
plus grand que 7. Il s’agit d’une base forte car le pH
à l’équivalence est égal à 7.
0 5 V
eq
= 10mL
V
A
0
4
8
12
pH
pH
eq
= 7
0 10 V
eq
= 20 mL
V
B
0
4
8
12
pH
pH
eq
= 9,2

34 ■ Eléments de correction des exercices du chapitre 5 : acides et bases fortes.
3
Les solutions titrantes sont toujours fortes. dans
notre cas, il s’agit d’une base forte puisque l’on dose
un acide.
Les solutions titrantes sont toujours fortes. dans
notre cas, il s’agit d’un acide fort puisque l’on dose
une base.
Cas C Cas D
1
pH
eq
= 7 V
eq
= 30 mL pH
eq
= 5 V
eq
= 30 mL
2
Le produit dosé est un acide car le pH initial est plus
petit que 7. Il s’agit d’un acide fort car le pH à
l’équivalence est égal à 7.
Le produit dosé est une base car le pH initial est
plus grand que 7. Il s’agit d’une base faible car le
pH à l’équivalence est inférieur à 7.
3
Les solutions titrantes sont toujours fortes. dans
notre cas, il s’agit d’une base forte puisque l’on dose
un acide.
Les solutions titrantes sont toujours fortes. dans
notre cas, il s’agit d’un acide fort puisque l’on dose
une base.
La lecture des pH initiaux permet de calculer la concentration molaire de la solution dosée. Le comportement
asymptotique de la courbe de dosage permet de déterminer la concentration molaire de la solution titrante.
C
A
C
B
C
A
C
B
Cas B C
A
= 0,05 mol.L
-1
C
B
= 0,1 mol.L
-1
Cas C C
A
= 1 mol.L
-1
C
B
= 0,5 mol.L
-1
Exercice 3 : Réactions acido-basiques
réactifs Équation-bilan Ions spectateurs
solution d’acide chlorhydrique +
solution de soude
( ) ( )
3 2 ( )
2
aq aq
l
H O OH H O
+ −
+ = Na
+
et Cl
-
solution d’acide chlorhydrique +
solution d’ammoniaque
( )
3 3 4 2 ( )
( )
( )
aq
l
aq
aq
H O NH NH H O
+
++ = +
Cl
-
solution de potasse + solution
d’acide nitrique
( ) ( )
3 2 ( )
2
aq aq
l
H O OH H O
+ −
+ = K
+
et NO
3-
solution de soude + solution d’acide
acétique : CH
3
COOH
( )
3 ( ) 3 ( ) 2 ( )
aq
aq aq l
CH COOH OH CH COO H O
− −
+ = + Na
+
Exercice 4 : Calculs de pH lors d’un dosage
Les formules §4.3, §4.4 et §4.5 de ce chapitre permettent de réaliser les calculs.
V 1 5 10 15 19 20 21 25
pH 1,1 1,3 1,6 2 2,8 7 11,2 11,9
0 15 V
eq
= 30 mL
V
A
0
4
8
12
pH
pH
eq
= 5
0 15
V
eq
= 30 mL
V
B
0
4
8
12
pH
pH
eq
= 7

Eléments de correction des exercices du chapitre 5 : acides et bases fortes . ■ 35
Exercices et extraits d’annales
Exercice 5 : Extrait du BTS Travaux Publics 1997
1.
1.1 Voir §2.5 de ce chapitre.
1.2 Voir §2.5 de ce chapitre.
1.3 Voir §3.5 du chapitre 4 pour résoudre cette question. On supposera que le mélange est idéal.
52,5
eau ajoutée
V mL
=
1.4 La formule §3.4 de ce chapitre permet de réaliser les deux calculs :
Pour S
1
:
1,9
pH
=
Pour S2 :
2,7
pH
=
2.
2.1 Voir §4.4.1. de ce chapitre.
2.2
3 1
2
1,9.10 .
C mol L
− −
=
Exercice 6 : Extrait du BTS Bâtiment 1998
1.
1.1. La solution d’acide chlorhydrique contient des ions oxonium, des ions chlorure ainsi que des ions
hydroxyde très minoritaires dont nous ne calculerons pas la concentration molaire (il manque le produit
ionique de l’eau). Voir §3.5 du chapitre 4 et §2.5 de ce chapitre.
3 1
3 ( )
[ ] 60.10 .
aq
H O mol L
+ − −
=
3 1
( )
[ ] 60.10 .
aq
Cl mol L
− − −
=
1.2. Voir § 3.4 de ce chapitre :
1,2
pH
=
1.3. Voir §3.4 du chapitre 4 :
1,2
Solution commerciale
d=
Exercice 7 : Extrait du BTS Étude et Économie de la construction 1994
1. Le schéma doit comporter une burette graduée et son support, un bécher de dosage, un pH-mètre et son
électrode. Le schéma doit comporter les légendes (nom et concentration molaire) de la solution titrante et de la
solution à titrer.

36 ■ Eléments de correction des exercices du chapitre 5 : acides et bases fortes.
2. Voir § 4.3 de ce chapitre.
3. Voir §3.4 de ce chapitre :
2 1
1
10 .
C mol L
− −
=
4. Voir §4.4.1 de ce chapitre : 1
10
V mL
=
5. Il reste des ions oxonium et hydroxyde provenant de l’autoprotolyse de l’eau (voir §2.1 et §2.2 de ce chapitre),
mais leurs concentrations respectives sont petites (10-7 mol.L-1). Les autres ions présents sont les ions
spectateurs présents dans l’acide et la base. Il faut tenir compte de la dilution pour calculer leurs concentrations
respectives à l’équivalence.
2 1
( )
[ ] 0,33.10 .
aq
Na mol L
+ − −
=
2 1
( )
[ ] 0,33.10 .
aq
Cl mol L
− − −
=
Si on évapore le mélange à l’équivalence, on obtiendra du chlorure de sodium solide :
( )
s
NaCl
Exercice 8 : Extrait du BTS Cira 1993
1. Voir §3.1 et §2.2 de ce chapitre :
12 1
3 ( )
[ ] 12,6.10 .
aq
H O mol L
+ − −
=
6 1
( )
[ ] 794.10 .
aq
HO mol L
− − −
=
2. Voir § 2.8 de ce chapitre.
3.
( ) ( ) ( )
4 3
aq aq aq
NH H O OH
++ −
+ =
  ; application numérique :
6 1
4( )
[ ] 794.10 .
aq
NH mol L
+
− −
=
4. La relation des proportions stœchiométriques à l’équivalence permet de calculer la concentration initiale en
ammoniac :
3 1
40,6.10 .
C mol L
− −
=
Exercice 9 : Extrait du BTS Cira 1994
1. Le schéma doit comporter une burette graduée et son support, un bécher de dosage, un pH-mètre et son
électrode. Le schéma doit comporter les légendes (nom et concentration molaire) de la solution titrante et de la
solution à titrer.

Eléments de correction des exercices du chapitre 5 : acides et bases fortes . ■ 37
2. Pour l'acide HA
1
: pour des raisons de lisibilité des résultats, les courbes sont traces sur deux graphes différents.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
V
b
[mL]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
pH