acide base

Aurélie 01/02

acide base

acide chlorhydrique et hydroxyde de sodium

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Dans un bêcher on verse 100 mL d'acide chlorhydrique à 0,2 mol/L. On ajoute 0,5 g d'hydroxyde de sodium solide.

Quels sont les couples acide base en jeu ?.
Ecrire l'équation de la réaction.
Quelle est la quantité de matière de chaque ion présent dans la solution à l'état initial.
Quelle est la quantité de matière de chaque ion présent dans la solution à l'état final.
Précisez le caractère acide ou basique de la solution. Que devient la couleur de la solution si on y ajoute quelques gouttes de bromothymol ?

Données : masse atomique molaire (g/mol) :

H =1 ; Na =23 ; O=16 ; Cl =35,5.

corrigé

couples acide base mis en jeu :

H₃O⁺ / H₂O (solution acide chlorhydrique)

H₂O / HO^- ( hydroxyde de sodium)

équation de la réaction acide base :

H₃O⁺ + HO^- --> 2H₂O

Qté de matière état initial :

H₃O⁺ et Cl^- : 0,1 * 0,2 = 0,02 mol

masse molaire NaOH : 23+16+1 = 40 g/mol

Na⁺ et HO^- : 0,5 / 40 = 0,0125 mol

Les quantités de matière d'ion Na⁺ et Cl^- ne changent pas.

H₃O⁺ HO^-

départ 0,02 mol 0,0125 mol

en cours 0,02- x 0,0125-x

fin 0,02-0,0125 = 0,0075 mol 0

avancement maximal : 0,0125-x_max =0

x_max = 0,0125 mol

l'acide est en excès :

la solution à l'état final est acide et le bleu de bromothymol prend une couleur jaune.

Les ions hydrogénosulfure HS^-et borate BO₂^- sont des bases au sens de Brönsted. L'acide fluorhydrique HF est un acide.

Ecrire les demi équations acido-basiques qui permettent de justifier ces affirmations et préciser à chaque fois le couple acide base mis en jeu.

En déduire les réactions acide base qui peuvent se produire entre l'acide fluorhydrique et :
- l'ion hydrogénosulfure.
- l'ion borate.

corrigé

base : espèce susceptible de gagner un proton H⁺:

HS^- + H⁺ équilibre avec H₂S

couple H₂S / HS^-

BO₂^- +H⁺ équilibre avec HBO₂.

couple HBO₂ / BO₂^-

acide : espèce ion ou molécule susceptible de céder un proton H⁺:

HF équilibre avec F^- + H⁺.

couple HF / F^-

réaction acide base : transfert de proton

HF + HS^- équilibre avec F^- + H₂S

HF + BO₂^- équilibre avec F^- + HBO₂

Réaction entre l'ion sulfite et le dioxyde de soufre :

On veut séparer un volume V =200,0 mL de solution S de sulfite de sodium de concentration C =1,00.10^-2 mol.L^-1 par

dissolution de sulfite de sodium heptahydraté Na₂SO₃,7H₂O.

Quelle est alors la masse du solide à peser ?
On mélange V₁=20,0 mL de solution S anec V₂ =9,5 mL d'une solution de dioxyde de soufre à la concentration C₂=1,5.10^-2 mol.L^-1.
- Etablir l'équation de la réaction qui se produit.
Déterminer la composition finale du système en quantités de matière puis en concentration.

couples acide base : HSO₃^-/ SO₃^2- et SO₂, H₂O / HSO₃^-.

masse atomique molaire g/mol : H=1 ; O=16 ; S=32 ; Na =23.

corrigé

masse molaire du sulfite de sodium heptahydraté Na₂SO₃,7H₂O : 23*2 +32+3*16+7*18 =252 g/mol

quantité de matière de sulfite de sodium (mol) = volume (litre) fois concentration (mol/L)

C = 0,01 mol/L et V = 0,2 L alors 0,2*0,01 = 2 10^-3 mol

masse (g) = mase molaire (g/mol) fois quantité de amtière (mol)

252* 2 10^-3 = 0,504 g.

réaction acide base :

SO₂, H₂O + SO₃^2- -----> 2 HSO₃^-.

quantitéde matière initiale des réactifs :

SO₂ : C₂V₂ = 1,5 10^-2* 9,5 10^-3= 1,425 10^-4 mol

sulfite : V₁ * C = 0,01 *0,02=2 10^-4 mol

dresser un tableau d'évolution :

date SO₂, H₂O + SO₃^2- -----> 2 HSO₃^-.

initial 0,1425 mmol 0,2 mmol 0

en cours 0,1425-x 0,2-x 2 x

fin 0 0,2-0 ,1425
= 0,0575 mmol
2*0,1425
= 0,285 mmol

avancement maximale x_maxi = 0,1425 mmol

volume total : 20+9,5 = 29,5 mL

concentrations (mol/L) = Qté de matière (mmol) / volume (mL)

[SO₃^2-] =0,0575 / 29,5 = 1,95 10^-3 mol/L.

[HSO₃^-]= 0,285 /29,5 = 9,66 10^-3 mol/L

[Na⁺] = 2*0,2 / 29,5 = 1,36 10^-2 mol/L

Un comprimé d'aspirine effervescente contient, entre autres composants, de l'acide acétylsalicylique C₉H₈O₄, de l'acide citrique C₆H₈O₇ et de l'hydrogénocarbonate de sodium NaHCO₃. L'hydrogénocarbonate de sodium est un solide ionique .

Ecrire la demi-équation relative à l'acide acétylsalicylique lors de sa dissolution dans l eau.
L'ion hydrogénocarbonate est amphotère : citer une autre espèce amphotère.
Ecrire les demi-équations acido-basiques mettant en jeu l'ion hydrogénocarbonate.
Quelle est la réaction se produisant entre l'acide acétylsalicylique et l'ion hydrogénocarbonate ?
- Ecrire son équation.
- Pourquoi parle t-on d aspirine effervescente ?
La notice de ce médicament indique qu'un comprimé effervescent contient 324 mg d acide acétylsalicylique, 1,625 g d'hydrogénocarbonate de sodium et 0,965g d acide citrique.
- Quelle est la quantité d'ion hydrogénocarbonate nécessaire pour réagir avec la totalité de l'acide acétylsalicylique contenu dans ce comprimé ?
- Quelle est la masse d'hydrogénocarbonate de sodium correspondant ?
- Comparer avec la masse NaHCO₃ effectivement contenue dans le comprimé et conclure.

corrigé

C₉H₈O₄ + H₂O = C₉H₇O₄ ^- + H₃O⁺

l'eau est amphotère :

H₂O = HO^- et H⁺ ( comportement d'un acide)

H₂O + H⁺ = H₃O⁺ comportement d'une base.

HCO₃^- = CO₃^2- + H⁺ ( comportement d'un acide)

HCO₃^- + H⁺ = H₂O + CO₂ ( comportement d'une base)

HCO₃^- + C₉H₈O₄ donne H₂O + CO₂ + C₉H₇O₄ ^-

dégagement de gaz ( effervescence)

masse molaire acide salycilique : 12*9 + 8 + 4*16 = 180 g/mol

Qté de matière : 0,324 / 180 = 1,8 mmol

donc 1,8 mmol ion hydrogénocarbonate d'après l'équation bilan

masse molaire NaHCO₃ : 84 g/mol

masse hydrogénocarbonate de sodium : 84*1,8 = 151,2 mg

l'ion hydrogénocarbonate peut ausi réagir avec l'acide citrique (triacide)

d'où la valeur 1,625 g anoncée.

à suivre ...

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