Aurélie 05/02

réaction de l'acide éthanoïque avec l'ammoniac

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 Les mesures sont effectuées à 25°C.

couples acide base : : acide éthanoïque / ion éthanoate pKa = 4,7 ; ion ammonium / ammoniac pKa = 9,2

  1. Soit une solution S1 d'acide éthanoïque de concentration C1 = 0,02 mol/L.
    - Ecrire l'équation de réaction de l'acide avec l'eau.
    - Exprimer et calculer la constante associée à l'équation de cette réaction.
    - Peut-on dire que l'acide éthanoïque est un acide faible dans l'eau ?
    - La mesure du pH de cette solution est 3,2. Confirme t-elle le résultat trouvé ?
  2. Soit une solution S2 d'ammoniac de concentration C2 = 0,01 mol/L.
    - Ecrire l'équation de réaction de l'ammoniac avec l'eau.
    - Exprimer et calculer la constante associée à l'équation de cette réaction.
    - Peut-on dire que l'ammoniac est une base faible dans l'eau ?
    - La mesure du pH de cette solution est 10,6. Confirme t-elle le résultat trouvé ?
  3. A un volume V de solution S1, on ajoute le même volume de solution S2.
    - Ecrire l'équation de la réaction qui a lieu.
    - Calculer la constante d'équilibre associée.
    - Montrer que l'on peut considérer la réaction comme totale.

 

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corrigé
CH3-COOH + H2O = CH3-COO - + H3O+

recherche de l'avancement maximal :
CH3-COOH
+ H2O
= CH3-COO -
+ H3O+
initial
0,02 mol
solvant
0
0
en cours
0,02 -x
x
x
final
0,02-xmax = 0
xmax = 0,02 mol
xmax = 0,02 mol

On note [ H3O+]éq = xf = x et on remarque que Qr,éq= Ka = 10-4,7 = 2 10-5.

x² = 2 10-5 (0,02-x) = 4 10-7 -2 10-5 x

x² +2 10-5 x - 4 10-7 =0 résoudre cett équation

D= 4 10-10 +16 10-7 = 1,6 10-6

x = ½(-2 10-5 +1,26 10-3) = 6,3 10-4. ; l'autre solution négative ne convient pas.

l'avancement final est très inférieur à l'avancement maximal ; le taux d'avancement est :

t = 1,6 10-4 / 0,02 = 0,03 (3%) : l'acide éthanoïque est un acide faible.

la mesure du pH confirme ce résultat : [ H3O+]éq = 10 -3,2 = 6,3 10-4.

NH3 + H2O = HO - + NH4+

recherche de l'avancement maximal :
NH3
+ H2O
= HO -
+ NH4+
initial
0,01 mol
solvant
0
0
en cours
0,01 -x
x
x
final
0,01-xmax = 0
xmax = 0,01 mol
xmax = 0,01 mol

On note [ NH4+]éq = xf = x et on remarque que [ NH3]éq = 0,01-x

x² = 1,6 10-5 (0,01-x) = 1,6 10-7 -1,6 10-5 x

x² +1,6 10-5 x - 1,6 10-7 =0 résoudre cett équation

D= 2,56 10-10 +6,4 10-7 = 6,4 10-7

x = ½(-1,6 10-5 +8 10-4) = 3,92 10-4 ; l'autre solution négative ne convient pas.

l'avancement final est très inférieur à l'avancement maximal ; le taux d'avancement est :

t = 3,92 10-4 / 0,01 = 0,04 (4%) : l'ammoniac est une base faible.

la mesure du pH confirme ce résultat : [ H3O+]éq = 10 -10,6 = 2,5 10-11.

[HO-]éq = 10-14 / 2,5 10-11 = 4 10-4 mol/L

La constante d'équilibre étant supérieure à 104, cette transformation peut être considérée comme totale.

 

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