Aurélie sept 2000


devoirs en terminale S

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1

acide fort

acide faible

base forte

base faible
  1. Qu'est-ce qu'un acide faible ? Un acide faible est-il un acide dilué ?
  2. Le pH d'une solution aqueuse d'acide benzoïque de concentration c = 1 10-3 mol.L-1 est de 3,7. L'acide benzoïque est-il un acide fort ou un acide faible ?
  3. Le pH d'une solution aqueuse de méthylamine CH3 -NH2 de concentration c = 1 10-2 mol.L-1 est de 11,3. La méthylamine est-elle un acide fort, un acide faible, une base forte ou une base faible ?
  4. L'affirmation suivante est-elle vraie "la méthylamine est une base faible car le pH de la solution est plus grand que 7 ". Justifier.
  5. Écrire l'équation bilan de la réaction entre un acide fort et l'eau.

 

corrigé

acide faible :

La réaction entre un acide (donneur de protons) faible et l'eau n'est pas totale, elle est limitée ce qui conduit à un équilibre chimique.

Un acide aible n'est pas un acide dilué : au contraire plus une solution d'acide faible est diluée, plus ce dernier se rapproche du comportement d'un acide fort.

Le pH d'une solution aqueuse est défini par pH = - lg [ H3 O+].

Dans le cas d'un acide fort la réaction avec l'eau est totale et [ H3 O+ ] est égale à la concentration c de l'acide ; le pH de la solution vérifie alors la relation pH = - lg c. Ici la concentration est de 10-3 et l'acide benzoïque C6 H5 COOH est un monoacide ; effectivement la relation n'est pas vérifiée puisque pH = 3,7 différent de 33 . L'acide benzoïque est bien un acide faible.  

La méthylamine est bien une base car son pH est > 7 mais c'est une base faible : en effet dans le cas d'une base forte la réaction avec l'eau est totale et si la concentration est comprise entre 10-5 et 10-2 mol.L-1 la concentration en ion HO- est égale à la concentration c de la base et le pH d'une solution de monobase forte vérifie la relation pH = 14 + lg c . Or ici pour 10-2 mol.L-1 le pH est égal à 11,3 au lieu de 12 donc la méthylamine est une base faible .
La réaction entre un acide fort AH et l'eau est totale : la réaction s'écrit :

AH + H2 O-->A- + H3 O+

 
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2

dilution

dosage acide base

(origine : ac-Lille)
  1. Le pH (pH1) d'une solution d'acide faible ( A1) de concentration c est-il plus grand ou plus petit que le pH (pH2) d'une autre solution d'acide faible ( A2), de même concentration, dont le pKa est plus grand ? Justifier.
  2. On veut préparer V1 =100 cm3 de solution S1 d'acide acétique (acide éthanoïque) de concentration c1 = 2 10-2 mol.L-1 à partir d'une solution de concentration c2 = 1 10-1 mol.L-1 .Décrire le mode opératoire.
  3. On réalise le dosage d'une solution d'acide chlorhydrique par une solution d'hydroxyde de sodium (soude) de concentration c1 =2 10-2 mol.L-1 . Pour cela on prélève 20 cm3 de solution acide que l'on met dans un bécher en y ajoutant quelques gouttes d'indicateur coloré. On met la solution de soude dans la burette. On mesure le pH de la solution contenue dans le bécher à chaque volume V de soude versée. Parmi les indicateurs colorés ci -dessous, quel est l'indicateur coloré le plus approprié ?
    nom
    teintes
    zone de virage
    hélianthine
    rose-jaune
    3,1 - 4,4
    bleu de bromothymol
    jaune - bleu
    6,0 - 7,6
    rouge de crésol
    jaune - rouge
    7,2 - 8,8
    phénolphtaléine
    incolore - rose
    8,2 - 10
  • Écrire l'équation bilan de la réaction de dosage.
  • L'équivalence est obtenue pourVe = 12,0 cm3 . Calculer la concentration de la solution acide.
  • Si on réalise le dosage d'une solution d'acide chlorhydrique 10 fois plus diluée que la précédente avec une solution de soude elle aussi 10 fois plus diluée que la précédente, le " saut de pH " autour du point d'équivalence sera-t-il plus grand ou plus petit que dans la 1ère expérience ?
  • L'affirmation suivante est-elle exacte "On choisit l'hélianthine parce que la solution contenue dans le bécher au départ est une solution acide pH < 7 ".
corrigé


On peut comparer le pH de ces 2 solutions d'acide car elles ont la même concentration. Pour des solutions de la même concentration, plus un acide est faible (plus son pKa est grand) et plus le pH de sa solution sera grand. On a donc pH2 >pH1
La quantité de matière du soluté ( acide acétique) est la même dans le volume V2 à prélever de la solution S2 (" solution mère ") que dans le volume V1 de solution S1 à réaliser ( " solution fille ")

n (soluté) = c2 V2 = c1 V1 V2 = c1 V1 / c2 . La solution S1 est 5 fois plus diluée puisque c1 = c2 / 5 donc V2 = 20 cm3 .

Avec une pipette jaugée de 20 mL, on prélève V2 = 20 cm3 de solution S2 puis on les met dans une fiole jaugée de 100 mL on ajoute de l'eau distillée, on agite et on complète avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge.

L'indicateur coloré le plus approprié doit avoir sa zone de virage qui contient le pH à l'équivalence . Dans le cas de la réaction entre un acide fort et une base forte ( ce qui est le cas ici), le pH mesuré au point d'équivalence est environ de 7 . L'indicateur coloré le plus approprié est alors le bleu de bromothymol.
L'acide chlorhydrique est un acide fort (réaction totale avec l'eau) :

La soude est une base forte donc réaction totale avec l'eau :

La réaction de dosage a lieu entre les ions H3 O+ provenant de la solution acide et les ions HO- apportés par la solution de soude et cette réaction est totale.

H3 O+ + HO---> 2 H2 O

l'équivalence acido-basique est atteinte quand la quantité de matière en ions H3 O+ contenus dans la solution d'acide chlorhydrique ( n H3 O+ ) est égale à la quantité de matière en ions HO- apportés par la solution de soude ( n HO- ) soit :

n H3 O+ = ( n HO- )équivalence

Soit c la concentration de l'acide et V = 20 cm3 .

n H3 O+ = c. V c. V = c1 Ve c = c1 Ve / V

c= 1,2 10-2 mol.L-1

Quand on dilue 10 fois une solution d'acide fort son pH augmente de 1 ( puisque pH vérifie pH = - lg c pour un monoacide fort ) mais, en fin de dosage, la composition de la solution tend vers celle de la solution de soude contenue dans la burette. Or, le pH d'une solution de base forte diminue d'une unité lorsqu'on la dilue 10 fois ( pH = 14 + lg c). On partira d'un pH plus grand et on finira avec un pH plus petit donc le saut de pH sera plus petit.




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