21 PH Des Solutions Aqueuses 3 [PDF]

Zitiervorschau

pH des solutions aqueuses-03

Bac Maths

Toutes les solutions sont prises à 25°C où pKe = 14. Le tableau suivant regroupe 4 solutions aqueuses avec quelques indications : Solution

S1

Electrolyte Concentration ( mol.L-1) pH

S2

S4

NH3

CH3NH2

CH3COOH

HCOOH

C1 = 10-1

C2 = C1

C3 = C 1

C4

pH3

pH4 = pH3

pKa3 = 4,8

pKa4 = 3,8

pH1 = 11,1

pKa du couple (acide / base) correspondant

S3

pKa1

pH2 = 11,8 pKa2

PARTIE A : 1) Comparer la force des deux bases. En déduire une comparaison des pKa des deux couples. 2)

a- Dresser le tableau descriptif d’avancement volumique y relatif à la réaction de l’ammoniac NH3 avec l’eau. b- Calculer la concentration molaire de chaque espèce, autre que l’eau, présente dans la solution (S1). c- Calculer le taux d’avancement final de la réaction. d- Etablir en précisant les approximations utilisées l’expression du pH1 de la solution (S1) en fonction de pKe ; C1 et pKa1 du couple NH4+ / NH3. Déduire la valeur de pKa1. e- On dilue n fois la solution (S1). Le pH de la solution obtenue est pH1’. Exprimer pH’1 en fonction de pH1 et n. f- Déterminer le volume maximal d’eau à ajouter aux 10 mL de (S1) pour que l’ammoniac reste faiblement ionisé. 11 Rouge

Pourpre

12.0 Violet

pH

3) L’alizarine est un indicateur coloré dont la zone de virage est la suivante :

a- On introduit quelques gouttes de cet indicateur dans la solution d’ammoniac. Quelle est la couleur de l’indicateur coloré dans cette solution. b- Quel est le volume minimal d’eau à ajouter à 10mL de la solution (S1) pour faire virer l’Indicateur coloré ? Vers quelle couleur l’indicateur coloré vire-t-il ?

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pH des solutions aqueuses-03

Bac Maths

4) À un volume V0 = 10mL de la solution (S1), on ajoute un volume Ve d’eau pure, le pH varie de 0,2. a- Préciser si cette variation est une augmentation ou une diminution. b- Calculer le volume Ve d’eau ajouté. c- Déduire l’effet de la dilution sur la valeur du taux d’avancement final 𝝉f .

1) 2) 3) 4)

PARTIE B : Comparer la force des deux acides. En déduire une comparaison des concentrations molaires des deux solutions. Etablir l’expression du pH3 de la solution (S3) en fonction de C3 et pKa3 du couple CH3COOH / CH3COO- en précisant les approximations utilisées. Déterminer pH3 et C4 . On procède à des dilutions de la solution S3. On prélève à chaque fois un volume V0 = 10 mL de la solution (S3) et on ajoute de l’eau pour obtenir une solution de concentration 𝑪 𝑪= 𝑪′𝟑 = 𝒏𝟑 𝑪

a- Décrire le mode opératoire pour préparer une solution de concentration 𝑪′𝟑 = 𝟑 . 𝟏𝟎 Verrerie utilisable : pipettes jaugées de 2mL, 5mL, 10mL - des pipettes graduées de 2 mL, 5 mL , 10mL et des fioles jaugées de 50 mL , 100 mL , 250 mL b- Etablir l’expression de la constante d’acidité Ka, d’un acide faiblement ionisé en fonction du taux d’avancement final τf de la réaction d’ionisation de l’acide dans l’eau et de la concentration C. 𝟏

c- Montrer que : log τf = 𝟐 (- log C) -

𝟏 𝟐

pKa.

d- On donne la courbe : log τf = f (- logC) En exploitant la courbe : d1- retrouver la valeur du pKa3 du couple CH3COOH / CH3COOd2 : la valeur de τf , lorsque on a effectué une dilution 4 fois de la solution S3

log(𝜏𝑓 )

5) On fait agir 10 mL de de la solution (S1) sur 10 mL de la solution (S3).

a- Dresser le tableau descriptif d’évolution du système chimique. b- Calculer la constante d’équilibre de la réaction étudiée. Conclure.

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