Aurélie 03/02
mélange de solution d'acide chlorhydrique et de potasse

concours kiné Hte Normandie

suite-->stéréochimie, énantiomères, diastéréoisomères

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On dispose au laboratoire des solutions suivantes :

solution A : solution aqueuse d'acide chlorhydrique de concentration molaire Ca.

Solution B : solution aqueuse d'hydroxyde de potassium de concentration molaire Cb.

Un volume Va de la solution A est obtenu en mettant en solution un volume V'A de chlorure d'hydrogène gazeux. Le volume molaire gazeux est noté Vm dans les conditions de l'expérience.

Le volume VB de solution B est obtenu en mettant en solution une masse mB d'hydroxyde de potassium.

Données : VA = 100 L ; V'A = 100 L ; mB= 11,2 g ; VB = 10 L ; Vm = 25 L/mol.

Masse atomique ( g/mol) K= 39 ; O=16 ; H= 1.

Produit ionique de l'eau Ke=10-14 à 25°C.

  1. Exprimer littéralement puis calculer Ca.
  2. Exprimer littéralement puis calculer Cb.
  3. On mélange le tiers de VA au quart de VB.
    - Ecrire les équations de mise en solution aqueuse du solide et du gaz, solutés des solutions A et B puis l'équation bilan de la réaction se produisant dans le mélange.
    - Définir l'équivalence acido-basique. Le mélange est-il à l'équivalence ? Justifier.
    - Ce mélange à 25°c est-il acide ou basique ? Justifier.
  4. Mélangeons cette fois un volume V1 de la solution A et un volume V2 de la solution B tels que :
    V2 = x V1 et que le pH du mélange soit 12 à 25°C.
    - Calculer x.
    - Dans le cas de cette dernière préparation quel est le plus grand volume de mélange possible ?     
 

corrigé

Quantité de matière de gaz chlorure d'hydrogène :

volume (L) / volume molaire = V'A / Vm= 100/25 = 4 mol

d'où Ca = Qté de matière (mol) / volume de la solution = V'A / (Vm VA)=4/100 = 0,04 mol/L.

Quantité de matière de potasse KOH:

masse (g)/ masse molaire (g/mol) = m/M = 11,2/(39+1+16) = 0,2 mol

d'où Cb = m / (M VB) =0,2 /10 = 0,02 mol/L.

HCl(g) + H2O --> H3O+ + Cl-.

KOH(s) --> K+ + HO-.

réaction lors du mélange : réaction acide fort base forte

H3O+ + HO- --> 2 H2O

à l'équivalence les quantités de matière d'acide et de base mises en présence sont dans des proportions stoéchiomètriques.

avant l'équivalence l'un des réactifs est en excès, après l'équivalence l'autre réactif est en excès.

Qté de matière d'acide : Ca VA / 3 = 0,04*100/3 = 1,333 mol

Qté de matière de potasse : Cb VB / 4 = 0,02*10 / 4 = 0,05 mol

l'acide est en large excès : 1,333-0,05 = 1,283 mol dans 33,3+2,5 = 35,83 L

[H3O+ ] = 1,283 / 35,83 = 0,0358 mol/L ; pH =1,44.

déterminer x :

pH=12 ; [H3O+ ] = 10-12 mol/L ; [HO-] = 10-2 mol/L
solution A
solution B
avant mélange
V1 Ca = 0,04 V1 mol
xV1 Cb = 0,02 x V1 mol
date t, en cours de réaction
0,04 V1 - z
0,02 x V1 -z
fin
en défaut donc 0,04 V1 - zmax =0
0,02 x V1 -zmax
0,04 V1 = zmax

Qté de matière finale de potasse : 0,02 x V1 -zmax = 0,01 (V1+xV1) = 0,01 V1(1+x)

0,02 x V1 -0,04 V1 = 0,01 V1(1+x)

2x-4 = 1+x d'où x = 5.

le volume V2 ne peut pas être supérieur à 10 L

alors V1 = V2 /5 = 10 / 5 = 2L

le plus grand volume du mélange est : 12 L.

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