Aurélie dec 2001
acide base - solution tampon

sage femme Bretagne, Normandie, Picardie 2001

exercice suivant : bicarbonate de soude

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Toutes les solutions aqueuses sont à 25°C.

  1. Définir un acide fort.
    - Ecrire l'équation bilan entre un monoacide fort HA et l'eau.
    - Le pH d'une solution aqueuse d'un monoacide fort AH est égal à 2,7. Calculer sa concentration
  2. On dispose d'une solution S1 de monoacide A1H de concentration C1 et de pH=2,4. A partir de S1, on prépare une solution S'1 de concentration c1 /10; le pH de S'1 est 2,9.
    - AH est-il un acide faible ? Justifier.
    - Ecrire l'équation bilan entre A1H et l'eau.
  3. Définir la constante d'acidité associée à un couple acido basique.
    - Calculer Ka sachant que la solution d'acide faible A1H de concentration 0,1 mol/L a un pH égal à 2,4.
    - Vérifier que le pKa est égal à 3,8.
  4. On souhaite maintenant préparer une solution tampon de pH=3,8 =pKa en ajoutant à 50 mL de solution d'acide A1H de concentration 0,1 mol/L, une solution d'hydroxyde de sodium de concentration 0,1 mol/L.
    - Donner les principales propriétés d'une solution tampon.
    - Calculer le volume d'hydroxyde de sodium qu'il faut ajouter à 50 ml de la solution d'acide pour obtenir l'équivalence acido basique.
    - Quel volume d'hydroxyde de sodium faut-il verser pour obtenir une solution de pH=3,8.

corrigé

acide fort : la réaction avec l'eau est totale ; les seuls acides résents en solution sont l'ion oxonium et l'eau.

AH + H2O --> A- + H3O+.

c= 10 -pH = 10 -2,7 = 2 10-3 mol/L

En diluant 10 fois un acide fort, le pH augmenterait de une unité.

En diluant 10 fois un acide faible , le pH varie de moins de une unité : donc A1H acide faible

A1H + H2O équilibre avec A1- + H3O+.

La constante d'acidité est caractéristique de l'équilibre ci dessus entre un acide faible et sa base conjuguée.

Ka = [A1- ] [ H3O+ ] / [A1H]

espèce présentes en solution : H2O ; H3O+ ; HO- ; A1H ; A1- .

l'ion hydroxyde est ultraminoritaire à pH=2,4

la solution reste électriquement neutre : [A1- ] = [ H3O+ ] = 10-2,4 = 4 10-3 mol/L

conservation de l'élément A : [A1- ] + [A1H] = 0,1

d'où : [A1H] = 0,1 -4 10-3 = 9,6 10-2 mol/L

repport dans l'expression de Ka :

Ka =4 10-3*4 10-3 / 9,6 10-2= 1,66 10-4 .

pKa = -log 1,66 10-4 = 3,78.

une solution tampon modère les variations de pH lors de l'ajout modéré d'acide fort ou de base forte.

Le pH d'une solution tampon ne varie pas lors d'une dilution.

A l'équivalence acido basique les quantités de matiére des réactifs sont dans les proportions stoéchiométriques.

A1H + HO- --> A1- + H2O

CaVa = CbVb

Vb = 0,1 * 50 / 0,1 = 50 mL.

Une solution tampon contient un couple acide base faible tel que : [A1H] = [A1- ]

il faut donc s'arréter à la demi équivalence du dosage précédent et ajouter seulement 25 mL NaOH.

 

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