Aurélie sept 2001
acide méthanoïque et acide éthanoïque

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Un litre de solution est préparée en mélangeant 0,1 mol d'acide méthanoïque, 0,2 mol d'acide éthanoïque et de l'eau distillée. Le pH de la solution est pH=2,3. ( pKa du couple acide éthanoïque/ ion éthanoate : 4,8)

  1. Quelles sont les espèces présentes dans la solution?
  2. Calculer les concentrations de toutes les espèces chimiques présentes dans la solution. Il est préférable de calculer les concentrations dans l'ordre : H3O+, HO-, CH3-COOH, CH3-COO-, HCOO-, HCOOH.
  3. En utilisant les résultats précédents vérifier que le pKa du couple acide méthanoïque/ ion méthanoate est voisin de 3,7.
  4. Des deux acides précédents quel est le plus fort. Justifier.
  5. On dispose de 4 solutions: S1: acide méthanoïque; S2 : méthanoate de sodium ; S3 : acide éthanoïque; S4 : éthanoate de sodium. Toutes les molarités sont à 0,2 mol/L. En justifiant, attribuer à chaque solution l'un des pH de la liste suivante: 2,4 ; 2,8 ; 8,8 ; 9,1.
     
corrigé
[HCOOH] sera notée [AH] et [CH3COOH ] sera noté [A1H], [H3O+] noté h et [HO-] noté w.

AH, AH1, h majoritaires, pH étant inférieur aux pKa.

A-, A1-, w minoritaires.

h = 10-pH = 10-2,3 = 5 10 -3 mol/L.

produit ionique de l'eau (à 25°C)

h w = 10-14 d'où w = 2 10-12 mol/L

acide éthanoïque :

l'acide éthanoïque est un acide faible :

2,3 = 4,8 + log ([A1- ] / [A1H] ) doù [A1- ] = 3,16 10- 3 fois [A1H]

conservation de la matière :

[A1H] + [A1- ] = 0,2 donne (1+3,16 10-3)[A1H] = 0,2

[A1H] = 0,1993 mol/L

et [A1- ] = 6,3 10 -4 mol/L

acide méthanoïque :

solution électriquement neutre : h = [A1- ] + [A- ] + w

avec w minoritaire

d'où [A- ] voisin de 0,005- 6,3 10 -4 = 4,37 10 -3 mol/L

conservation de la matière :[AH] + [A- ] = 0,1

d'où [AH] = 9,56 10-2 mol/L

2,3 = pKa + log ( 4,37 10 -3 / 9,56 10-2 )

pKa (HCCOH / HCOO-) voisin de 3,64.

les solutions ont même concentration, l'acide le plus fort a le plus petit pKa (donc HCOOH plus fort que acide éthanoïque)

et en conséquence CH3-COO- base plus forte que HCOO-.

acide méthanoïque pH=2,4

acide éthanoïque pH=2,8

ion méthanoate pH= 8,6

éthanoate de sodium pH= 9,1

 

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