Aurélie 01/02
étude d'un acide fort

kiné Nantes 2001

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 Partie1 : concentration en ion hydronium d'une solution aqueuse d'acide fort

On considère une solution aqueuse d'un acide fort HA. La concentration molaire de cette solution est notée c et la concentration en ion hydronium est notée h.

  1. Ecrire l'équation bilan de la dissolution de cet acide. Quelles sont les caractéristiques de cette réaction ?
  2. A quelle condition peut-on assimiler h et c. Par suite on considère cette condition réalisée.

Partie 2 : solution commerciale d'acide nitrique

L'acide nitrique HNO3 est un acide fort.

  1. Déterminer la concentration molaire de cette solution commerciale à partir des indications du fabricant : % en acide nitrique 64% ; densité d=1,38 ;
  2. Quelle dilution faut il opérer pour pouvoir doser une prise d'essai de 10 mL de solution d'acide nitrique par une solution de soude centimolaire de sorte que le volume à l'équivalence soit égal à 12,5 mL
    - Quelle est la verrerie nécessaire pour fabriquer 1 litre de cette solution diluée d'acide nitrique.
    -Quel est le pH de cette solution diluée ?
  3. Ecrire l'équation du dosage et montrer qu'il s'agit d'une réaction quantitative.
  4. Lors du dosage par la soude centimolaire, des 10mL de solution d'acide nitrique diluée ainsi préparée, déterminer :
    - la valeur du pH à l'équivalence.
    - la valeur du pH à la demi équivalence.
    - la valeur du pH à la double équivalence.
  5. On fait évaporer l'eau de la solution obtenue à l'équivalence. Donner la formule, le nom et la masse des cristaux obtenus après évaporation.

H=1 ; N=14 ; O=16 ; Na=23 g/mol 

corrigé

HA + H2O --> A- + H3O+.

réaction totale et exothermique.

On peut assimiler c et h si :

la solution n'est pas trop concentrée (c < 0,05 mol/L) sinon il faut tenir compte des interactions entre les ions et la relation entre c et h n'est pas aussi simple que pH = -log c.

si la solution est très diluée c <10-6 mol/L il faut tenir compte des ions issus de l'autoprotolyse de l'eau.

masse de 1 L de solution : 1,38 kg = 1380 g

masse d'acide pur : 1380 *0,64 = 883,2 g

masse molaire HNO3 : 1+14+3*16 = 63 g/mol

concentration : 883,2 /63 = 14 mol/L.

dosage acide fort par une base forte :

à l'quivalence CaVa =Cb Vb

10 * Ca = 12,5 *0,01 soit Ca = 0,0125 mol/L

facteur de dilution : 14 / 0,0125 = 1120

donc le volume de solution mère à prélever est : 1000 /1120 = 0,9 mL

fiole jaugée de 1L ; pipette graduée 0,9 mL + pipeteur ; bécher

pH de la solution diluée : -log (0,0125) = 1,9.

réaction du dosage :

H3O+ + HO- donne   2H2O

constante K = 1 /( [ H3O+ ][HO-] = 1 /10-14 = 1014.

K est grand, la réaction est totale et quantitative.

le pH à l'équivalence d'un dosage acide fort base forte est pH=7.

à la demi équivalence, l'acide est en excès de : 0,005 *0,0125 =6,25 10-5 mol dans (10 +6,25 )mL de solution .

concentration de l'acide : 6,25 10-5 / 0,01625 = 3,84 10-3 mol /L

pH = -log 3,84 10-3 = 2,42 .

à la double équivalence, la soude est en excès de : 0,0125 *0,01 =1,25 10-4 mol dans (10 +25 )mL de solution .

concentration de l'acide : 1,25 10-4 / 0,03 = 4,16 10-3 mol /L

pH = 14 + log 4,16 10-3 = 11,6 .

à l'équivalence la solution est une solution de nitrate de sodium NaNO3 :

masse molaire : 23 +14+3*16 = 85 mol/L

Qté de matière : 12,5*0,01 = 0,125 mmol = 1,25 10-4 mol

masse des cristaux après évaporation :

1,25 10-4 * 85 = 10,6 mg.

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