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Acide/Base
Acide/Base
Enoncé
type :
On
mélange un volume V1
=
15,0 mL d?une solution d?acide
phosphorique H3PO4(aq) de
concentration
C1
= 2,20.10-2 mol.L-1
et un volume V2 = 85,0 mL
d?une solution d'hydroxyde de sodium Na+(aq)
+ HO-(aq)
de concentration C2
= 1,10.10-2
mol.L-1.
1) L?ion hydroxyde HO-
est-il une base ou un acide ? Ecrire la demi-équation
acido-basique correspondante. Quel est le couple
acide/base associé ?
2) Quelle est le
type de réaction qui peut se produire lors du mélange
des deux solutions ? Comment le vérifier
expérimentalement ?
3) Ecrire l'équation
chimique correspondante.
4) Etablir la
composition du système en fin de réaction en quantité de
matière (utiliser un tableau d?avancement pour vous
aider), c?est à dire calculer les quantités de matière
finales des espèces chimiques.
5) Déterminer la
concentration des ions présents après réaction.
6) Calculer la
conductivité de la solution finale.
Données
: ?(Na+)
= 5,01.10-3 S.m2.mol-1
; ?(HO-)
= 19,8.10-3 S.m2.mol-1
; ?(H2PO4-)
= 3,30.10-3 S.m2.mol-1
;
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CONSIGNES
|
CORRECTION |
?
Appliquer la conservation de la matière et la conservation
de la charge électrique. Ecrire le couple Acide/Base dans
cet ordre.
Attention : le signe = est
réservé aux demi-équations. |
1)
La
demi-équation
est : HO- + H+
= H2O
On reconnaît que la base est HO-
car c'est une espèce chimique capable de capturer un ion H+.
L'acide conjugué est donc H2O et le couple
acide/base correspondant est H2O/HO-. |
| ?
Exprimer explicitement la réponse : |
2)
En
associant la base d'un couple (ici HO-)
et l'acide d'un autre couple (ici H3PO4),
on
peut obtenir une réaction chimique acido-basique. Pour le
vérifier expérimentalement, il faut mettre en évidence une
variation de pH avec du papier pH par exemple. |
? Ecrire
les
deux demi-équations en respectant la position des réactifs
(avant le signe =) et des produits (après le signe =).
Puis ajouter les deux demi-équations membre à membre
(l'unique ion H+
disparait car aussitôt libéré, aussitôt capturé).
Attention
:
le signe = est réservé aux demi-équations tandis que la
flèche est associée à l'équation chimique.
|
3)
La
première
demi-équation est : HO-
+ H+ = H2O
La
seconde demi-équation est : H3PO4
= H2PO4-
+ H+
L'équation chimique est
alors : H3PO4
+ HO-
---> H2PO4-
+ H2O
|
?
Dresser un tableau d'avancement avec des lettres, comportant
l'état initial et l'état final. Le solvant (ici l'eau) étant
en excès, il est inutile de remplir sa colonne.
Puis rechercher le réactif limitant en calculant au
préalable les quantités initiales de chaque réactif.
Attention aux unités (V en
litres, C en mol/L) et attention
aux
chiffres significatifs. |
4)
Tableau
d'avancement :
| Etat |
Avancement |
H3PO4
|
HO- |
H2PO4- |
H2O |
| EI |
x
= 0 |
n1 |
n2 |
0 |
Solvant |
| EF |
x
= xmax |
n1 -
xmax |
n2
- xmax |
xmax |
Solvant |
n1 = C1.V1 = 15,0.10-3.2,20.10-2
= 3,30.10-4 mol de H3PO4
n2 = C2.V2 = 85,0.10-3.1,10.10-2
= 9,35.10-4 mol de HO-
Si H3PO4
est le réactif
limitant alors n 1 - x max
= 0 et n 2 - x max
? 0 soit encore :
n1 = xmax
= 3,30.10-4 mol et n2
- xmax =
9,35.10-4
- 3,30.10-4 =
6,05.10-4
mol > 0 donc
H3PO4
est bien le réactif limitant (on aurait pu aussi le
conclure directement car ici les coefficients
stoechiométriques dans l'équation chimique étant tous
égaux à 1, et comme n2 > n1,
cela signifie que H3PO4
est forcément le réactif limitant).
A l'état final on a
donc : 0 mol de H3PO4,
6,05.10 -4
mol de HO-
et 3,30.10 -4 mol de H2PO4-
(l'eau est en excès) . |
?
Tenir compte aussi des ions spectateurs et ne pas oublier
que le volume final peut-être différent du volume initial :
Attention
aux
chiffres significatifs. |
5)
[Na+]final = n(Na+)final/V
avec
n(Na+)final = n(Na+)initial
= n2 = C2.V2 = 15,0.10-3.2,20.10-2
= 3,30.10-4 mol et V = V1 + V2
= 100,0.10-3 L
[Na+]final = 9,35.10-4/(100,0.10-3)
= 9,35.10-3 mol/L.
[HO-]final
= n(HO-)final/V
=
6,05.10-4/(100,0.10-3)
= 6,05.10-3 mol/L.
[H2PO4-]final
= n(H2PO4-)final/V
=
3,30.10-4/(100,0.10-3)
= 3,30.10-3 mol/L. |
?
Exprimer la conductivité ? en fonction des
conductivités molaires ioniques ? en S.m2.mol-1
et des concentrations molaires ioniques en mol/m3
(1.10-3 mol/L = 1 mol/m3).
NB : dans la toute première expression de ? (ligne 1
ci-contre), il n'y a aucun coefficient stoechiométrique à
rajouter.
Attention
aux
chiffres significatifs. |
6) ?
= ?(Na+).[Na+]final
+ ?(HO-).[HO-]final
+ ?(H2PO4-).[H2PO4-]final
? = 5,01.10-3 x 9,35 + 19,8.10-3 x
6,05 + 3,30.10-3 x 3,30 = 1,78.10-1
S.m-1 |
Autre exercice
Autre
exercice :
On
mélange un volume V1
=
120,0 mL d?une solution d?acide
chlorhydrique H3O+(aq)
+ Cl-(aq)
de concentration C1
= 4,35.10-2 mol.L-1
et un volume V2 = 80,0 mL
d?une solution de carbonate de sodium 2Na+(aq)
+ CO32-(aq)
de concentration C2
= 2,00.10-2
mol.L-1.
1) L?ion carbonate CO32-
est-il une base ou un acide ? Ecrire la demi-équation
acido-basique correspondante. Quel est le couple
acide/base associé ?
2) La phénolphtaléine
est un indicateur coloré dont la couleur dépend de la
valeur du pH. Après le mélange des deux solution, on
constate que la couleur de la phénolphtaléine
a
varié : que peut-on en conclure ?
3) Ecrire l'équation
chimique de la réaction qui a eu lieu.
4) Etablir la
composition du système en fin de réaction en quantité de
matière (utiliser un tableau d?avancement pour vous
aider).
5) Déterminer la
concentration des ions présents après réaction.
6) Calculer la
conductivité de la solution finale.
Données
: ?(Na+)
= 5,01.10-3 S.m2.mol-1
; ?(Cl-)
= 7,63.10-3 S.m2.mol-1
; ?(CO32-)
= 13,86.10-3 S.m2.mol-1
; ?(HCO3-)
= 4,45.10-3 S.m2.mol-1
;
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CONSIGNES
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REDACTION |
?
Appliquer la conservation de la matière et la conservation
de la charge électrique. Ecrire le couple Acide/Base dans
cet ordre.
Attention : le signe = est
réservé aux demi-équations. |
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| ?
Exprimer explicitement la réponse : |
|
? Ecrire
les
deux demi-équations en respectant la position des réactifs
(avant le signe =) et des produits (après le signe =).
Puis ajouter les deux demi-équations membre à membre
(l'unique ion H+
disparait car aussitôt libéré, aussitôt capturé).
Attention
:
le signe = est réservé aux demi-équations tandis que la
flèche est associée à l'équation chimique.
|
|
?
Dresser un tableau d'avancement avec des lettres, comportant
l'état initial et l'état final. Le solvant (ici l'eau) étant
en excès, il est inutile de remplir sa colonne.
Puis rechercher le réactif limitant en calculant au
préalable les quantités initiales de chaque réactif.
Attention aux unités (V en
litres, C en mol/L) et attention
aux
chiffres significatifs. |
| Etat |
Avancement |
- |
- |
- |
- |
| EI |
x
= |
|
|
|
|
| EF |
x
= |
|
|
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|
?
Tenir compte aussi des ions spectateurs et ne pas oublier
que le volume final peut-être différent du volume initial :
Attention
aux
chiffres significatifs. |
|
?
Exprimer la conductivité ? en fonction des
conductivités molaires ioniques ? en S.m2.mol-1
et des concentrations molaires ioniques en mol/m3
(1.10-3 mol/L = 1 mol/m3).
NB : dans la toute première expression de ? (ligne 1
ci-contre), il n'y a aucun coefficient stoechiométrique à
rajouter.
Attention
aux
chiffres significatifs. |
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