Aurélie 01/02
couples acide base

sage femme Ile de France 2001

Google

Dans une solution aqueuse de volume final 1L, à 25°C, on mélange :

0,01 mol d'acide acétique ; 0,01 mol d'acide formique et de la soude jusqu'à ce que le pH soit égal à 4.

  1. Donner la formule de chaque acide faible utilisé et de sa base conjuguée qu'on nommera.
    Par la suite on notera A1H l'acide acétique : pKa1 =4,8 et A2H l'acide formique : pKa2 = 3,8.
  2. En utilisant la définition de la constante d'acidité réduite Ka pour chacun des couples acide/base présent dans la solution, calculer : [A1H], [A2H], [A1-], [A2-]
    - les résultats sont-ils en accord avec les graphes ci-dessous ?
    - Préciser pour chaque graphe ce que représentent les courbes 1 et 2.
  3. Dans ces conditions on peut admettre qu'une réaction acide base de constante de réaction supérieure à 100 est pratiquement totale. Qu'en est-il des réactions de l'acide acétique et de l'acide formique avec la soude ?
  4. En admettant que les seules réactions à se produire sont bien celles des deux acides faibles avec la soude, calculer la quantité de soude introduite dans la solution.

corrigé

CH3-COOH acide éthanoïque (acétique) ; CH3-COO- ion éthanoate (acétate)

HCOOH acide méthanoïque (formique); HCOO- ion méthanoate (formiate)

conservation des éléments A1 et A2 :

0,01 = [A1H] +[A1-] (1)

0,01 = [A2H] +[A2-] (2)

définition du Ka :

10-4,8 = [A1-][H3O+] / [A1H] = [A1-]10-4 / [A1H]

[A1-] / [A1H] =10-0,8 = 0,158 repport dans (1)

0,01 = [A1H] +0,158 [A1H] d'où [A1H] = 0,01 / 1,158 = 8,6 10-3 mol/L

et [A1-] = 1,36 10-3 mol/L

même calcul avec l'acide formique :

10-3,8 = [A2-][H3O+] / [A2H] = [A2-]10-4 / [A2H]

[A2-] / [A2H] =100,2 = 1,58 repport dans (2)

0,01 = [A2H] +1,58 [A2H] d'où [A2H] = 0,01 / 2,58 = 3,9 10-3 mol/L

et [A2-] = 6,1 10-3 mol/L

sur les graphiques lire les pourcentages correspondants à pH=4 (accord avec les calculs)

courbe 1 : pourcentage de l'acide AH et courbe 2 pourcentage de la base conjuguée A-.

A1H + HO- donne A1- + H2O

K= [A1-] /( [A1H] [HO-] ) = [A1-] [H3O+] /( [A1H] [HO-] [H3O+] )

K = 10-4,8 / 10-14 = 109,2.

de même avec l'autre acide on trouve 1010,2.

ces réactions acide base sont donc totales.

Quantité de matière de soude ayant réagi avec les acides :

la solution est électriquement neutre : à pH = 4 l'ion hydroxyde est minoritaire

[A1-] +[A2-] = [H3O+] + [Na+]

1,36 10-3 + 6,1 10-3 = 10-4 + [Na+]

[Na+] = 1,36 10-3 + 6,1 10-3 - 10-4 = 7,36 10-3 mol /L

la quantité de matière d'ion sodium est égale à la quantité de matière de soude ajoutée.

retour - menu