Aurélie 02 /02
Calcul de pH

pH du sang ; eau régale ; boisson gazeuse ; oxydo-réduction

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La température normale du coprs humain est de 37°C. A cette température, le produit ionique de l'eau Ke est de 1,9.10-14.

  1. Déterminer le pH d'une solution neutre à cette température.
  2. Le sang est a un pH de 7,39; est t-il basique ou acide ?
  3. Déterminer les concentrations des ions hydronium( oxonium) et hydroxyde dans les 2 cas suivants :
    - le pH du bol alimentaire dans l'estomac peut atteindre une valeur de 1,2.
    - la dégradation des protéines dans l'intestin se produit à un pH voisin de 8,5.
corrigé
produit ionique de l'eau

[H3O+] [HO-] = 1,9 10-14.

en milieu neutre : [H3O+] =[HO-]

[H3O+] ² = 1,9 10-14.

[H3O+] = 1,38 10-7.

pH= -log[H3O+] = 6,86.

le sang est basique, son pH étant supérieur à 6,86.

[H3O+] = 10-1,2 = 6,31 10-2 mol/L

[HO-] = 1,9.10-14/ 6,31 10-2 = 3 10-13 mol/L

[H3O+] = 10-8,5 = 3,16 10-9 mol/L

[HO-] = 1,9.10-14/ 3,16 10-9 = 6 10-6 mol/L

L'eau régale est un mélange d'acide nitrique et d'acide chlorhydrique ; une telle solution est constitué en mélangeant 100mL d'acide chlorhydrique (H3O+ + Cl-) à 10 mol.L-1 et 100 mL d'acide nitrique ( H3O+ + NO3-) à 14 mol.L-1. Une quantité de 25 mL de ce mélange est prélevée et diluée dans un litre.

  1. Déterminer les concentrations de toutes les espèces en solution.
  2. Faites la somme des concentrations des anions.
  3. -Faites la somme de la concentration des cations.
  4. -Comparez et conclure.
avant dilution :

les ions oxonium sont issus des deux solutions :

Qté de matière H3O+ : volume (L) * concentration (mol/L)

0,1 * 10 +0,1 * 14 = 2,4 mol

volume du mélange : 0,2 L

[H3O+]i=2,4 /0,2 = 12 mol/L

quantité de matière ion chlorure : 0,1*10 = 1 mol dans 0,2

[Cl-]i=1 /0,2 = 5 mol/L

quantité de matière ion nitrate : 0,1*14 = 1,4 mol dans 0,2

[NO3-]i=1,4 /0,2 = 7 mol/L

le facteur de dilution est égal au volume final divisé par le volume initial : 1000 / 25 = 40

[H3O+]f = 12 /40 = 0,3 mol/L

[Cl-]f = 5 /40 = 0,125 mol/L

[NO3-]f = 7 / 40 = 0,175 mol/L

la solution est électriquement neutre

[H3O+]f = [Cl-]f + [NO3-]f

cette relation est bien vérifiée.

Un fabricant d'eau gazeuse constituée d'eau chargée en CO2, indique que la pression de gaz dans les bouteilles est de 2,5 atm.(ou 2,5 bar)

  1. Calculer dans ces conditions le pH de l'eau.

On donne le coefficient de la loi de Henry pour CO2 : 29,82 bar.mol-1.L

Constantes d'acidité Ka (CO2/HCO3-) = 4,27 10-7.

corrigé
CO2 + 2H2O = HCO3- + H3O+

constante de cet équilibre : Ka = [HCO3-] [H3O+] / [CO2 dissous]

[CO2 dissous] = 2,5 / 29,82 = 8,38 10-2 mol/L

la solution électriquement neutre et HO- négligeable en milieu acide

donc [HCO3-] [H3O+]

[H3O+] ² = 8,38 10-2 * 4,27.10-7 = 3,578 10-8

[H3O+] = 1,89 10-4 mol/L

pH = -log [H3O+] = 3,72.

 

On considère les 2 couples rédox suivants :ClO- / Cl- (E0 = 1,68 V) ; IO3- / I- (E0 = 1,03 V) et pH = 5.

  1. Etablir les équations rédox des 2 couples.
  2. Déterminer les formules donnant le potentiel des 2 couples en utilisant la loi de Nernst.
  3. Calculer Eq (potentiel à l'équivalence).
  4. Calculer la constante de la réaction K.
corrigé
3 fois { ClO- + 2e- + 2H+ = Cl- + H2O}

I- +3 H2O = IO3- + 6H+ + 6 e-

I- + 3ClO- = IO3- +3 Cl-

constante de cet équilibre K = [IO3-][Cl-]3 / ([I-][ClO-]3 )

E1 = 1,68 + 0,03 log [ClO-][H+]² / [Cl-]

E2 = 1,03 + 0,01 log [IO3-][H+]6 / [I-]

à l'équivalence E1 = E2 = Eéqui

1,68 -1,03 = 0,01 log ( [IO3-][Cl-]3 /([I-][ClO-]3 )

0,65 / 0,01 = log K

65 = log K

K = 1065 réaction totale quantitative entre les ions ClO- et I-

potentiel à l'équivalence :

Eéqui = 1,68 + 0,03 log [ClO-][H+]² / [Cl-]

Eéqui = 1,03 + 0,01 log [IO3-][H+]6 / [I-]

2Eéqui = 1,68 + 1,03 + 0,01 log [IO3-] [ClO-]3[H+]12 / ([Cl-]3[I-] )

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