Aurélie 10 /02

solutions acido basiques Amérique du Nord 02

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Données :
couples acide base
formule
pKa
ion oxonium/eau
H3O+/H2O
0
acide hypochloreux/ion hypochorite
HClO/HClO-
7,3
acide éthanoïque/ ion éthanoate
CH3COOH/CH3COO-
4,8
acide méthanoïque/ ion méthanoate
HCOOH/HCOO-
3,8
acide lactique/ion lactate
CH3CHOHCOOH/CH3CHOH-COO-
3,9
eau/ ion hydroxyde
H2O/HO-
14

  1. A partir d'une solution S0 d'acide faible de concentration C0= 0,1 mol/L on veut préparer 50 mL de solution S1 de concentration C1 = 0,01 mol/L.
    - Quel volume de solution S0 faut-il prélever ? Justifier.
    - Préciser la verrerie utilisée et le mode opératoire.
  2. Quelle courbe parmi les graphes ci-dessous correspondent à la concentration 0,1 mol/L. Justifier. ( base et acide ont la même concentration)
    graphe2
    graphe 1
  3. Déterminer à partir de la liste des couples donnée, l'acide faible au graphe 2 correspondant. Justifier.
  4. Ecrire l'équation chimique correspondant au graphe 1. Calculer sa constante d'équilibre. Cette réaction est-elle totale ?
  5. Ecrire l'équation chimique correspondant au graphe 2. Calculer sa constante d'équilibre. Cette réaction est-elle totale ?
    - Quelles sont les propriétés d'une solution tampon ?
    - Citer une utilisation d'une solution tampon.
  6.  Sur les graphes 1 ou 2, quelle zone correspond à une solution tampon. Justifier.
    - Expliquer pourquoi sur les courbes de l'autre graphe, il n'y a aucune zone pouvant correspondre à une solution tampon. 
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corrigé
facteur de dilution = rapport des concentrations = 0,1 / 0,01 = 10

donc volume pipette = dixième du volume de la fiole jaugée

prélever 5 mL de la solution mère (pipette + pipeteur)

placer dans la fiole jaugée de 50 mL

compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge.

graphe 1 : pH initial voisin de 1 et pH final voisin de 13 (courbe 3)

dosage acide fort base forte, le pH initial est voisin de -log ( concentration acide) = - log 0,1 = 1.

graphe 2 : pH final voisin de 13 (courbe 3)

dosage acide faible base forte, le pH final est proche de 14 + log ( concentration de la base)

à la demi équivalence du dosage acide faible base forte, le pH est égal au pka du couple acide base : le graphe 2 indique pKa voisin de 5 donc acide éthanoïque/ ion éthanoate

graphe 2 : acide faible (pKa >0) et base forte (pKa=14)

CH3COOH + HO--->CH3COO- +H2O

 

la constante étant grande, la réaction est totale.

graphe 1 : acide fort (pKa =0) et base forte (pKa=14)

H3O+ + HO--->2H2O

Kr=1/( [H3O+][HO-] ) = 1/10-14 = 1014.

la constante étant grande, la réaction est totale.

Une solution tampon contient un couple acide base faible tel que les quantités d'acide et de base conjuguée soient égales :

- par ajout modéré d'acide ou de base forte le pH de cette solution tampon varie très peu

- le pH d'une solution tampon ne varie pas par dilution.

graphe 2 : dans la zone pH voisin de pKa on a une solution tampon.

graphe 1 : la solution ne contient à aucun moment un couple acide base faible : donc pas de solution tampon.

de plus les courbes ne possèdent aucune partie pratiquement horizontale.

De nombreuse réactions en biologie se font dans des milieux tamponnés.

on étalone le pHmètre à partir de solutions tampon de pH bien déterminé ( pH=7 et pH=4 par exemple).

à suivre ...
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à bientôt ...