Aurelie mars 2001

différents mélanges HCl + soude; dilution

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mélange équimolaire

On mélange 50 mL d'une solution d'acide chlorhydrique à 0,1 mol/L et 20 mL d'une solution de soude à 0,25 mol/L. Quel est le pH du mélange?

corrigé

quantité de matière en mmol = concentration (mol/L) fois volume (mL)

réaction acide fort base forte: H3O+ + HO- donne 2H2O

une mole de base réagit avec une mole d'acide

50*0,1 = 5 mmol d'acide

20*0,25= 5 mmol de soude

Les quantités de matière des réactifs sont dans les proportions stoéchiomètriques (équivalence d'un dosage acide fort base fort). Le pH vaut 7 à 25°C .
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soude en excès

On mélange 50 mL d'une solution d'acide chlorhydrique à 0,1 mol/L et V2 mL d'une solution de soude à 0,1 mol/L. Le pH du mélange est égal à 10. Calculer le volume de soude V2.

corrigé

quantité de matière en mmol = concentration (mol/L) fois volume (mL)

réaction acide fort base forte: H3O+ + HO- donne 2H2O

une mole de base réagit avec une mole d'acide

50*0,1 = 5 mmol d'acide

V2*0,1 = 0,1 V2 mmol de soude

la soude est en excès (pH>7)

tout l'acide (5 mmol) a réagi avec 5 mmol de soude.

à la fin il reste (0,1 V2 - 5 ) mmol d'ion HO- dans le volume (V1+V2 = 50+V2

concentration finale de soude : (0,1V2-5) divisée par (50+V2)

produit ionique de l'eau [H3O+][HO-] = 10 -14

[HO-]=10 -4

10 -4 = (0,1V2-5) divisée par (50+V2)

(50+V2)10 -4 = (0,1V2-5)

0,0999V2= 5,005 d'où V2 = 50,1 mL.
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acide en excès

On mélange 50 mL d'une solution d'acide chlorhydrique à 0,1 mol/L et V2 mL d'une solution de soude à 0,2 mol/L. Le pH du mélange est égal à 2. Calculer le volume de soude V2.

 

corrigé

quantité de matière en mmol = concentration (mol/L) fois volume (mL)

réaction acide fort base forte: H3O+ + HO- donne 2H2O

une mole de base réagit avec une mole d'acide

50*0,1 = 5 mmol d'acide

V2*0,1 = 0,2 V2 mmol de soude

l'acide est en excès (pH<7)

toute la soude a réagi avec 0,2 V2 mmol d'acide.

à la fin il reste (5-0,2 V2 ) mmol d'ion H3O+ dans le volume (V1+V2)= 50+V2

concentration finale d'acide : (5-0,2V2) divisée par (50+V2)

[H3O+]=10 -2

10 -2 = (5-0,2V2) divisée par (50+V2)

(50+V2)10 -2 = (5-0,2V2)

0,21V2= 4,5 d'où V2 = 21,4 mL.
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compte gouttes

Il faut faire tomber 20 gouttes d'un compte-gouttes pour obtenir un volume de 1 cm3 de liquide. On verse le contenu du compte-gouttes contenant une solution d'acide chlorhydrique dont la concentration molaire est 0,2 mol L-1 dans 100 cm3 d'eau. Calculer la nouvelle concentration molaire de la solution ainsi obtenue, quel en est le pH.

corrigé

on néglige les ions hydronium issus de l'eau

quantité de matière d'ion hydronium :1*0,2 =0,2 mmol HCl dans 101 mL

[ion hydronium] = 0,2/101=2 10-3 mol/L

pH=2,7 
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dilution

CH3COOH

On dispose d'une solution aqueuse A d'acide éthanoïque à 0,1 mol/L. On prélève 500 cm3 de A et on complète avec de l'eau pure de façon à obtenir 1 litre de solution B. On prélève ensuite 100 cm3 de A et on complète avec de l'eau pure de façon à obtenir 1 litre de solution C.

  1. Calculer les molarités des solutions B et C
  2. Classer les trois solutions en fonction de leur pH prévisible
  3. On mesure le pH de la solution B et l'on trouve 3,1. Quelles sont les espèces chimiques présentes dans la solution B ; calculer la molarité de chacune d'elles.
corrigé

B c'est A diluée 2 fois : 0,05 mol/L

C c'est A dilué 10 fois : 0,01 mol/L

CH3COOH + H2O en équilibre avec CH3COO- + H3O+.

en diluant un acide faible, on déplace l'équilibre vers la formation de H3O+.

La solution devient plus acide et le pH diminue dans l'ordre : C, B, A

dans B sont présentes : H3O+ : 10-3,1 =7,94 10 -4 mol /L

HO- minoritaire 10-14 / 7,94 10 -4 = 1,2610 -11 mol/L

conservation élément C

[ ac éthanoique]+[ion éthanoate]= 0,01 mol/L

solution électriquement neutre

[H3O+] = [HO-]+[ion éthanoate] =7,94 10 -4

dans cette dernière relation [HO-] négligeable

[ion éthanoate] =7,94 10 -4 mol/ L

[ ac éthanoique]=0,01-7,94 10-4 = 9,2 10-3 mol/L

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