QCM N° 03
pH, acides et bases,

Couples acide / base,

Réaction acido-basiques,

Avancement final d'une réaction.

Sous forme de tableau

Quels sont, parmi les couples suivants, ceux qui ne correspondent pas à des couples acide / base correctement écrits ?

Justifier. 

ADDITIF

ADDITIF

a)- Quel est l’acide conjugué de chacune des espèces suivantes ?

C5H5NH +  /   C5H5NH

ion pyridinium

Pyridine

-  NH₃ / NH₂ ^– (Ammoniac / Ion amidure)

-  HSO₃^–  /  SO₃ ^{2 –}  (Ion hydrogénosulfite / ion sulfite)

b)- Quelle est la base conjuguée de chacune des cinq espèces chimiques suivantes ?

-  C₂H₅NH₃⁺  /   C₂H₅NH₂  (Ion éthylammonium / éthylamine)

-  C₃H₇COOH / C₃H₇COO ^–   (Acide propanoïque / Ion propanoate)

-  HC₂O₄ ^– / HC₂O₄^{2 –}  (Ion hydrogénoxalate / ion oxalate)

- L'ion hydrogénoxalate découle de l'acide oxalique H₂C₂O₄

-  H₃BO₃  /  H₂BO₃ ^–  (Acide borique / ion dihydrogénoborate)

-  (C₂H₅)₂NH₂ ⁺  /   (C₂H₅)₂NH  ( Ion N-éthyléthanammonium / N-éthyléthanamine)

Calculer la quantité de matière d’ions oxonium, le volume de la solution ou le pH

On dissout 2,0 x 10 ^{– 3}  mol d’acide HA dans de l’eau.

La solution est versée dans une fiole jaugée de 500 mL que l’on complète jusqu’au trait de jauge avec de l’eau distillée.

On mesure le pH de la solution obtenue : pH = 3,4.

Calculer le taux d’avancement final de la réaction de l’acide sur l’eau.

- Le but de l'exercice est de déterminer l'avancement maximal, l'acvancement final de la réaction.

-  On commence par écrire l'équation bilan de la réaction entre l'acide et l'eau.

- Puis on dresse le tableau d'avancement de la réaction.

AH _(aq) +   H₂O _(ℓ)   =   A^– _(aq)   +    H₃O⁺_(aq)

-  Tableau d'avancement :

-  Avancement maximal :

-  Il est déduit du tableau d’avancement de la réaction. 

-  L’eau est en large excès et l’acide AH est le réactif limitant.

-  n_app = x_max  ≈ 2,00 x 10 ^{– 3} mol

-  Le tableau d’avancement de la réaction permet d’exprimer l’avancement final en fonction de la quantité de matière en ion oxonium,

puis de la concentration en ion oxonium.

-  n_app = x_max  ≈ 2,00 x 10 ^{– 3} mol

-  x_f =  n _f  (H₃O⁺) =   [H₃O⁺]_f . V = 10 ^{– pH} . V

-  x_f = 10 ^{– 3,4} x 0,500

-  x_f ≈ 2,0 x 10 ^{– 4} mol

-  Comparaison :

-  n_app = x_max  ≈ 2,00 x 10 ^{– 3} mol  et  x _f  ≈ 2,0 x 10 ^{– 4} mol

-  x_{f  <}  x_max 

-  Taux d’avancement de la réaction :

-  

Soit un volume V, égal à 250 mL, d’une solution d’acide lactique de concentration égale à

1,0 x 10 ^{– 4}  mol / L.

Le pH de cette solution est 4,2.

a)- Présenter l’évolution du système : états initial, final et d’avancement maximal de cette réaction de cet acide sur l’eau.

AH _(aq) +   H₂O _(ℓ)   =   A^– _(aq)   +    H₃O⁺_(aq)

b)- Calculer le taux d’avancement final de cette réaction.

-  Avancement maximal:  n_app = x_max = C . V

-  Avancement final  :  x_f =  n_f  (H₃O⁺) =   [H₃O⁺]_f . V = 10 ^{– pH} . V

-  Taux d’avancement de la réaction :

-  

Solution commerciale d’acide chlorhydrique.

a)- Le pH d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration molaire C est mesuré à l’aide d’un pH-mètre.

On obtient pH = 2,1.

-  Calculer la concentration molaire C de la solution S d’acide chlorhydrique.

-  La réaction entre le chlorure d’hydrogène et l’eau est une réaction totale.

-  Équation bilan de la réaction : 

HCl _(g)   +   H₂O _(ℓ)   →   Cl ^– _(aq)   +    H₃O⁺_(aq)

-  Par définition  pH = – log [H ₃O⁺] 

-  [H₃O⁺] = C et [H₃O⁺]  = 10 ^{– pH} mol / L

-  [H ₃O⁺] = 10 ^{– 2,1} mol / L

-  [H ₃O⁺] ≈ 7,9 x 10 ^{– 3} mol / L

-  La méthode consistant à déterminer la concentration d’une solution à partir de la mesure du pH est-elle précise,

sachant que la mesure est faite à 0,1 unité de pH près ?

-  Si la mesure du pH est faite à 0,1 unité de pH près, alors  

-  

b)- La solution S a été préparée à partir d’une solution commerciale. Les indications portées sont les suivantes :

-  Densité par rapport à l’eau : d = 1,18 et degré de pureté : 35 % (pourcentage massique)

-  Calculer le volume de solution commerciale qu’il faut prélever pour préparer 1 L de solution S.

-  Volume de solution commerciale.

-  On connaît la concentration de la solution fille  :

-  [H ₃O⁺] ≈ 7,9 x 10 ^{– 3} mol / L ≈ C

-  Quantité de matière présente dans 1 L de solution fille 

-  n = C . V ≈ 7,9 x 10 ^{– 3} mol

-  il faut prélever cette quantité de matière.

-  Pour ce faire, il faut un volume V₀ de solution mère.

-  Masse d’acide chlorhydrique pur nécessaire 

-  m = n . M

-  Masse de solution commerciale nécessaire : 

-  Dans 100 g de solution commerciale, il y a 35 g d’acide chlorhydrique pur :

-  

-  Volume de solution commerciale nécessaire :

-  on donne la densité de la solution 

-  

-  

-  

-  Application numérique : 

Attention aux unités. Il faut exprimer la masse volumique de l’eau en g / L.

-  ρ _eau = 1000 g / L

-  

-  énumérer le matériel nécessaire pour préparer la dilution.

-  Quelles précautions doit-on prendre compte tenu des recommandations portées par l’étiquette ?

-  Il faut utiliser les gants et les lunettes.

-  Éviter tout contact avec la peau. Substance corrosive..

-  Pipette graduée de 1 mL, propipette, fiole jaugée de 1 L et eau distillée.

L’acidité d’un vinaigre est due à la présence d’acide acétique.

La masse exprimée en gramme d’acide pur dans 100 g de vinaigre donne le degré de celui-ci.

a)- Écrire la formule semi-développée de la molécule d’acide acétique dont le nom dans la nomenclature officielle est acide éthanoïque.

-  Différentes représentations de la molécule d’acide éthanoïque :

   b)-      

-  écrire l’équation de la réaction de l’acide éthanoïque sur l’eau.

CH₃COOH _(aq)     +   H₂O _(ℓ)      =   CH₃COO ^– _(aq)    +   H₃O ⁺ _(aq)   

-  Quels sont les couples acide / base qui interviennent dans cette réaction ?

-  Couples acide / base : CH₃COOH _(aq) / CH₃COO ^– _(aq) et  H₃O ⁺ _(aq) / H₂O _(ℓ). 

c)- On prépare, à partir de 50 g de vinaigre à 6 degrés, 500 mL d’une solution aqueuse S.

-  déterminer la concentration C_A en mol / L d’acide acétique de la solution S.

-  Concentration de la solution :

-  

-  Le pH de la solution S est 2,9. 

-  Calculer le taux d’avancement de la réaction entre l’acide éthanoïque et l’eau pour la solution S.

-  Taux d’avancement :

-