Transcript TC2 - Réactions acido-basiques Application directe du cours 1

Lycée Jean Perrin - Classe de TSI 1 - E. VAN BRACKEL
TD de Physique-Chimie
TD
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TC2 - Réactions acido-basiques
Application directe du cours
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3. Pour une eau dont le pH est compris entre 10 et 12, écrire l’équation bilan de la
dissolution de la silice en milieu basique, faisant intervenir la forme prédominante de
la silice dissoute à ce pH. Calculer la constante K01 de cet équilibre en fonction de
K, Ka,1 et Ke . Valeur numérique ?
Diagramme de distribution
On donne ci-dessous le diagramme de distribution des espèces acido-basiques de l’acide
sulfureux H2 SO3 .
4. Faire de même pour une eau dont le pH est compris entre 13 et 14 en fonction de
K, Ka,1 , Ka,2 et Ke .
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pH de solutions usuelles
Déterminer le pH pour chacune de ces solutions :
1. 100 mL d’eau pure
2. 40 mL d’acide chlorhydrique HCl à 0.10 mol.L−1 et 60 mL d’eau pure
3. 20 mL de soude NaOH à 0.07 mol.L−1 et 80 mL d’eau pure
4. 20 mL de chlorure de sodium NaCl (sel) à 0.20 mol.L−1 et 80 mL d’eau pure
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En solution aqueuse, les ions Fer (III) sont présents sous forme d’un complexe Fe(H2 O)3+
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qui se comporte comme un diacide de pKa successifs 2.2 et 3.4.
1. Attribuer les courbes (a), (b), et (c) aux espèces acido-basiques de l’acide sulfureux,
en justifiant.
2. Déterminer les valeurs des constantes d’acidité successives des couples acido-basiques
de l’acide sulfureux.
3. Tracer le diagramme de prédominance des espèces acido-basiques de l’acide sulfureux.
4. On considère une solution de pH 3 telle que la concentration totale en espèces soufrées soit égale à 2.0 × 10−3 mol.L−1 . Calculer les concentrations de chacune des
espèces soufrées dans la solution.
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pH d’une solution d’ions Fer (III)
1. Ecrire les couples acido-basiques successifs associés au complexe.
2. Ecrire l’équation de la réaction entre le complexe Fe(H2 O)3+
6 et l’eau et calculer sa
constante d’équilibre.
3. On dispose d’une solution de chlorure de fer (III) de concentration
1.0 × 10−1 mol.L−1 . En considérant uniquement la première acidité, déterminer la
composition de la solution à l’équilibre.
4. En déduire le pH de la solution.
Propriétés acido-basiques de la silice
5. Quelles espèces prédominent à ce pH ? Est-il justifié de ne pas prendre ne compte la
seconde acidité ?
La silice pure SiO2 se dissout dans l’eau selon l’équilibre suivant
−
*
SiO2,(s) + 2 H2 O −
)
−
− H4 SiO4,(aq)
−2.7
de constante K = 10
. La forme dissoute de la silice est associée aux constantes successives d’acidité Ka,1 = 10−9.5 et Ka,2 = 10−12,6 .
Approfondissement
Mesure d’un pKa
1. Tracer le diagramme de prédominance des différentes espèces acido-basiques de la 5
silice dissoute.
On prépare une solution d’acide gluconique à 0.10 mol.L−1 et l’on constate que le pH
2. Sachant que le pH des eaux naturelles est généralement compris entre 7 et 8, quelle mesuré est de 2.5. Quel est le pKa de l’acide gluconique déduit de ces observations ? On
est la forme prédominante en solution de la silice ?
pourra noter HGlu+ l’acide gluconique et Glu l’ion gluconate.
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TD 21. TC2 - RÉACTIONS ACIDO-BASIQUES
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Elimination du dioxyde de carbone issu du vaporéformage
La production la plus importante de dihydrogène est issu du vaporéformage du méthane,
produisant également du dioxyde de carbone gazeux. Afin de l’éliminer, une des solutions
adoptées consiste à l’absorber par une solution aqueuse basique contenant des ions carbonates CO2−
3 .
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les proportions stoechimétriques ?
pH d’une solution
1. Déterminer le pH d’une solution d’ammoniaque NH3 de concentration 0.1 mol.L−1 .
On supposera que la seule réaction possible à considérer est celle entre l’ammoniaque
et l’eau. On donne pKa(NH+
4 /NH3 ) = 9.2.
1. Ecrire l’équation de la réaction entre le dioxyde de carbone et les ions carbonates en
solution aqueuse. Quel est la caractéristique de l’ion HCO−
3 ?
2. A 50 mL de la solution précédente, on ajoute 50 mL d’acide chlorhydrique de concentration 0.05 mol.L−1 . Quelle réaction se produit ? Calculer les concentrations en NH3
et NH+
4 . Quel est le pH du mélange ?
2. Justifier que cette réaction soit totale dans les conditions usuelles.
3. Quel est le pH en fin de réaction si les réactifs ont été introduits initialement dans
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