Transcript TD2 chimiesolutions HP - Aix Marseille Université

I.U.T. d’Aix-Marseille
Département GCGP 1ère année
2014-2015
TD de CHIMIE des SOLUTIONS N° 2
Exercice n°1 : Constante d’acidité
1/
2/
3/
4/
Ecrire la réaction d’un acide AH sur l’eau.
Donner l’expression de la constante d’équilibre associée appelée Ka.
Ecrire la réaction d’une base A- sur l’eau.
Donner l’expression de la constante d’équilibre associée appelée Kb.
Exercice n°3 : Questions « pièges »
1/ Soient trois réactions chimiques de constantes d’équilibres associées K1=
0,1 ; K2=1 et K3=1000. La réaction qui sera à l’équilibre en premier est la 3.
Vrai/Faux ?
2/ A pH˂7, l’acide AH est prédominant. Vrai/Faux ?
3/ A pH=pKa+1, il y a 10 fois plus de base que d’acide conjugué. Vrai/Faux ?
4/ A pH=pKa+2, il y a 100 fois plus de base que d’acide conjugué. Vrai/Faux?
5/ A pH=pKa-1, il y a 10 fois plus d’acide que de base conjuguée. Vrai/Faux ?
Exercice n°4 : Un tétraacide : l’EDTA
5/ Rappeler la définition du produit ionique de l’eau Ke et la réaction associée
6/ Quelle est la relation simple reliant les trois constantes précédentes ?
Exercice n°2 : Réaction de l’ammoniac avec l’acide formique
On prépare 250 mL de solution en dissolvant 0,03 mol d’ammoniac (NH3) et
0,01 mol d’ acide formique (HCOOH), il y a alors réaction acide-base entre
l’ammoniac et l’acide formique.
Au bout de 4 secondes, il reste 0,002 mol d’ammoniac.
On donne : NH4+ / NH3 : pKA2 = 9.2;
HCOOH / HCOO- :pKA1 = 3,8
1°) Ecrire l’équation de la réaction. Ecrire sa constante d’équilibre Kr.
2°) Déterminer, à partir des deux constantes d’acidité, l’expression de Kr et
calculer sa valeur.
3°) Etablir un tableau d’avancement.
4°). Calculer le quotient de réaction à t=0.Que pouvez-vous dire ? Dans quel
sens va évoluer la réaction ?
5°) Tracer un diagramme de prédominance de ces différentes espèces
acido-basiques.
6°) Principe de la Réaction Prépondérante (RP) : Pour rappel, la RP est la
réaction qui a le plus grand Kr et dont les réactifs sont en quantité non
négligeables. Déterminer, à t=0, les 4 réactions possibles. Parmi toutes les
réactions possibles, quelle est la RP ?
7°) Déterminer alors la composition du système à l’équilibre.
Que dire du temps t=4s ?
Le diagramme ci-dessous donne le graphe de distribution de l’acide
éthylènediaminetétraacétique, noté H4Y, en fonction du pH.( H4Y est un
tétraacide)
Les courbes tracées représentent le pourcentage de chacune des espèces
contenant « Y » lorsque le pH varie.
1) Donner l’expression des quatre couples acide-base de constantes pKAi
relatives aux couples mis en jeu de l’EDTA.
2) Identifier chacune des courbes.
3) En déduire les constantes pKAi relatives aux couples mis en jeu.
4) Déterminer à l’aide du graphe, le pH à partir duquel le pourcentage de
l’ion Y4- est supérieur à 90 %. Pouvait-on trouver facilement ce résultat
par le calcul ?
5) Quelle est l’allure de la courbe de dosage de l’EDTA par une base forte.
Tableau des pKa des principaux couples acide-bases :
Exercice n°5 : calcul de pH
1/ Déterminer le pH d’une solution d’acide nitrique à 0.1mol/L.
2/ Déterminer le pH d’une solution d’acide nitreux HNO2 de concentration C1
dans les cas suivants (couple HNO2 /NO2- pKA1 = 3.3):
a) C1= 0,1 mol/L
b) C1’ = 1,0.10-3 mol/L.
3/ Déterminer le pH d’une solution de soude à 0.05 mol/L.
4/ Déterminer le pH d’une solution d’ammoniac à 0.02mol/L (couple NH4+ /
NH3 pKA3 = 9.2).
Exercice n°6 : réactions acide- bases (entrainement)
On considère les couples acide/base suivants :
C6H5NH3+ / C6H5NH2 (pKA2 = 4.5)
HNO2 /NO2- (pKA1 = 3.3) ;
NH4+ / NH3 (pKA3 = 9.2) ; CH3COOH / CH3COO- (pKA4 = 4.75)
1/ L’acide nitreux HNO2 est-il un acide fort ou un acide faible ?
2/ Ecrire la réaction de l’ion nitrite NO2- sur l’eau et déterminer la valeur de la
constante de cette réaction.
3/ Tracer un diagramme de prédominance de ces différentes espèces acidobasiques et en déduire quel est l’acide le plus fort ,quel est l’acide le plus
faible ,quelle est la base la plus forte , quelle est la base la plus faible ?
4/ Parmi les 8 différentes espèces, quelle est la réaction prépondérante ?
Calculer Kr.
5/ Dans un litre de solution, on introduit 0,25 mol d’ NH3, 0,10 mol de
C6H5NH3+ et 0,10 mol d’ HNO2.
Determiner la composition finale du système.
Exercice n°7 : calcul de pH (entrainement)
1/ Déterminer le pH d’une solution d’acide chlorhydrique à 0.01mol/L.
2/ Déterminer le pH d’une solution d’acide éthanoïque CH3COOH de
concentration 0.02mol/L (couple CH3COOH /CH3COO- pKA1 = 4,75):
3/ Déterminer le pH d’une solution de potasse KOH à 0.001 mol/L.
4/ Déterminer le pH d’une solution d’ion éthanoate CH3COO- à 0.03 mol/L.
Remarque :
Un acide de pKa˂0 est un acide………….. dans l’eau.
Une base de pKa>14 est une base………….. dans l’eau.
Un couple acide/base de 0˂pKa˂14 est un couple
acide……………./base……………. dans l’eau.