Transcript TD 28 acide base

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TD 28
Acide base
II . Exercices basiques
• Une solution aqueuse d'acide nitrique de concentration c = 2,0.10-3 mol.L-1 a un pH de 2,7
l'acide est-il fort ou faible ?
• Une solution d'acide bromhydrique HBr ( acide fort ) a un pH de 2,1, quelle est sa
concentration ?
• Une solution décimolaire d'acide éthanoïque a un pH égal à 2,9.
1. L'acide est-il fort ou faible ? Calculer les concentrations des espèces présentes.
2. Calculer le Ka et le pKa du couple CH3COOH / CH3COO- et coefficient de dissociation.
• Une solution d’ammoniac ( c = 0,10 mol.L-1 ) à un pH égal à 11,1
1. L'ammoniac est-il un acide ou une base ? faible ou fort ?
2. Calculer la concentration des espèces présentes dans la solution, en déduire le Ka et le
pKa du couple NH4+ / NH3.
3. Déterminer la conductivité de la solution
λ°( NH4+ ) = 73,4.10-4
λ°( H3O+ ) = 350.10-4
λ°( OH- ) = 199.10-4
• Une solution de cyanure de potassium KCN ( 10-2 mol.L-1 ) a un pH de 10,7 à 25 °C.
La base est-elle fort ou faible ? Calculer le pKa du couple HCN / CN-.
• 5 béchers contiennent 5 solutions de même concentration c.
bécher n°
pH
1
2
2
3,4
3
5,6
4
7
5
10,6
6
11,3
7
12
Les 5 solutions sont : NaCl, NaOH, HCl, NH4Cl, CH3COOH, CH3NH2, NH3.
Affecter un nom de solution à chaque bécher et déterminer la concentration c.
Ka ( NH4+ / NH3 ) = 6,3.10-10 Ka ( CH3NH3+ / CH3NH2 ) = 2,6.10-10
Ka ( CH3COOH / CH3COO- ) = 1,6.10-5
• Calculer le pH des solutions aqueuses suivantes :
acide chlorhydrique HCl à c0 = 0,01 mol.L-1
acide éthanoïque CH3COOH à c0 = 0,10 mol.L-1
ammoniac NH3 à c0 = 10-2 mol.L-1
chlorure d’ammonium NH4Cl à c0 = 0,2 mol.L-1
III . Domaines de prédominance 1
1. L’acide phosphorique H3PO4 est un triacide, placer les domaines de prédominance.
2. Une solution de NaH2PO4 ( 0,05 mol.L-1 ) a un pH de 4,7. Déterminer les concentrations
des différentes espèces.
pKa ( H3PO4 / H2PO4- ) = 2,1 pKa ( H2PO4- / HPO42- ) = 7,2 pKa ( HPO42- / PO43- ) = 12,4
IIII . Domaines de prédominance 2
Soit une solution de (NH4)2S de concentration 0,01 mol.L-1 ( pKa ( H2S /H S- ) = 7,0
pKa ( HS- / S2- ) = 13,0 pKa ( NH4+ / NH3 ) = 9,2 ).
1. Les ions NH4+ et S2- peuvent-ils coexister en solution aqueuse ?
2. Cette solution a un pH de 9,2. Déterminer les concentrations des diverses espèces.
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IIV . Domaines de prédominance 3
On donne ci-dessous le diagramme de distribution des espèces acido-basiques de l’acide
Sulfureux .
1. Attribuer les courbes (a), (b), et (c) aux espèces acido-basiques de l’acide sulfureux.
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 = 3 telle que la concentration totale en espèces soufrées
soit égale à 2,0. 10 . . Calculer les concentrations de chacune des espèces
soufrées dans la solution.
IV . Domaines de prédominance 4
L’acide citrique ( acidifiant alimentaire connu sous le nom de code E 330 ) de formule
est un triacide noté. Le diagramme de distribution des espèces en fonction du pH est
donné ci dessous.
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1. Identifier chacune des courbes.
2. En déduire les 3 relatifs aux 3 couples mis en jeu.
3. 250,0 de solution ont été préparés en dissolvant 1,05 d’acide citrique monohydraté
, , calculer la concentration de la solution et déterminer, à partir de et du
diagramme de distribution, la composition du mélange à = 4,5.
IVI . Etude d’une solution de Fer(III)
En solution aqueuse, les ions Fer (III) sont présents sous forme d’un complexe ! "#
qui se comporte comme un diacide de successifs 2,2 et 3,4.
1. Ecrire les couples acido-basiques successifs associés au complexe et les équations bilan des
formes successives avec l’eau.
2. On dispose d’une solution de chlorure de fer (III) de concentration 0,10. , en
considérant uniquement la première acidité, déterminer la composition de la solution à
l’équilibre.
3. En déduire le pH de la solution.
4. Quelles espèces prédominent à ce pH ? Est-il justifié de ne pas prendre ne compte la
seconde acidité ?
IVII . Etude d’une de silice
La silice pure SiO2 se dissout dans l’eau selon l’équilibre suivant
$%&'()* + 2 = , $,-. / = 10,
La forme dissoute de la silice est associée aux constantes d’acidité successives
= 100,1 = 10,
1. Tracer le diagramme de prédominance des différentes espèces acido-basiques de la
silice dissoute.
2. Sachant que le pH des eaux naturelles est généralement compris entre 7 et 8, quelle
est la forme prédominante en solution de la silice ?
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 / de cet équilibre en fonction de
/ , et .
4. Faire de même pour une eau dont le est compris entre 13 et 14 en fonction de
/ , , et .
IVIII . Mélange d’Henderson
On appelle « mélange de Henderson » toute solution aqueuse obtenue par mélange d’un
acide faible et de sa propre base conjuguée. On s’intéresse en particulier à la solution aqueuse
obtenue en mélangeant un volume V1 = 0,5 L d’une solution aqueuse d’acide fluorhydrique
HF à c1 = 1,0 mol.L-1 avec un volume V2 = 1 L d’une solution aqueuse de fluorure de sodium
NaF (sel) à c2 = 0,2 mol.L-1. = 3,2
Déterminer la réaction prépondérante et en déduire le pH de la solution obtenue.
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IIX . Dosage acide fort base forte
On « dose » V1 = 100 mL d’une solution d’ammoniac c1 = 0,1 mol.L-1 par une solution
d’acide chlorhydrique de concentration c2 = 1 mol.L-1 . Le volume d’acide versé est noté V2.
Le pKa du couple NH4+ / NH3 est égal à 9,2.
1. Ecrire l’équation bilan du dosage.
2. Déterminer le volume V2éq d’acide à verser pour atteindre l’équivalence.
3. Déterminer l’expression du pH pour V2 = 0, V2 < V2éq, V2 = V2éq et V2 > V2éq
4. Tracer l’allure de pH(V2) et retrouver les points remarquables.
IX . Dosage du vinaigre
On dose 20 mL du vinaigre ( contenant de l’acide éthanoïque ) par une solution de soude de
concentration c = 1 mol.L-1. Le virage de l’indicateur a lieu pour un volume de soude versé de
22 mL.
1. Déterminer la concentration en acide éthanoïque dans le vinaigre
2. Déterminer le degré du vinaigre
(degré : masse de d’acide éthanoïque dans 100 g de vinaigre).
masse volumique du vinaigre = 1,06 kg.L-1
IXI . Dosage de la vitamine C
On dose un comprimé de vitascorbol 500 contenant un composé organique de formule brute
C6H8O6 ( vitamine C, acide ascorbique ). Ce comprimé est dissout dans 100 mL d'eau.
On ajoute quelques gouttes d'indicateur coloré ( le rouge de crésol ). On ajoute
progressivement une solution de soude de concentration 1/3 mol.L-1. Le volume de soude
versé au virage de l'indicateur est de 8,6 mL.
1. Déterminer la masse de produit actif dans un comprimé.
2. Déterminer le pH de la solution de départ ( pKa C6H8O6 / C6H7O6- = 4,1 )
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