Aurélie 01/02

acide base et conductivité

exercice 1

exercice 2

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On considère une solution d'éthanoate de sodium Na+ + CH3COO- de conductivité s.

  1. On ajoute de l'acide chlorhydrique à cette solution. Quelle réaction chimique a lieu lors de ce mélange ?
    - Ecrire son équation chimique.
  2. Lorsque l'acide chlorhydrique est le réactif limitant, on constate que la conductivité de la solution varie peu. En revanche lorsque la solution d'éthanoate de sodium est le réactif limitant, la conductivité de la solution varie beaucoup.
    - Proposer une explication.
    - Dans le second cas, dans quel sens varie la conductivité.

conductivité molaire ionique S m²/mol : Na+ : 5 10-3 ; Cl- : 7,6 10-3 ; éthanoate : 4,1 10-3 ; oxonium H3O+ : 36 10-3.

 

corrigé
couple acides bases mis en présence :

CH3COOH / CH3COO-.

H3O+ / H2O

réaction acide base :

H3O+ + CH3COO- --> H2O + CH3COOH

avant l'équivalence (H3O+ limitant)

les ions oxonium ajoutés réagissent avec les ions éthanoates pour donner des molécules d'eau et d'acide éthanoïque.

On ajoute également des ions chlorures Cl-.

H3O+ ajoutés
CH3COO-
chlorures Cl-
ion sodium Na+
initial
0
A0 mol
0
A0 mol
avant équivalence
x < A0

présent en solution : zéro
A0 -x
x
A0 mol
conductivité initiale : s proportionnelle à : A0 (5 + 4,1) 10-3 = 9,1 10-3 A0

conductivité à la date t : s proportionnelle à : (A0 -x) 4,1 10-3 + A0 5 10-3 + 7,6 10-3x

= 9,1 10-3 A0 + 3,5 10-3 x

variation de la conductivité proportionnelle à : 3,5 10-3 x

variation assez faible.

après l'équivalence (H3O+excès)
H3O+ ajoutés
CH3COO-
chlorures Cl-
ion sodium Na+
initial
0
A0 mol
0
A0 mol
équivalence
x = A0
0
A0 mol
A0 mol
après équivalence
x ajouté

x-A0 présent en solution
0
x mol
A0 mol
conductivité initiale : s proportionnelle à : A0 (5 + 4,1) 10-3 = 9,1 10-3 A0

conductivité à la date t : s proportionnelle à : (x-A0 ) 36 10-3 + A0 5 10-3 + 7,6 10-3x

= - 31 10-3 A0 + 43,6 10-3 x

variation de la conductivité proportionnelle à :- 40,1 10-3 A0+ 43,6 10-3 x

x >A0 la conductivité va rapidement augmenter.


 On considère 1 L de solution de chlorure d'hydrogène de concentration c =0,01 mol/L de conductivité s0.

  1. Quels sont les ions présents en solution ?
  2. Calculer la valeur de la conductivité.
  3. On souhaite augmenter le plus possible la valeur de la conductivité de cette solution. On veut savoir s'il vaut mieux y dissoudre 1 g d'hydroxyde de potassium ou bien 1 g de chlorure de sodium. Calculer dans chaque cas la valeur de la conductivité de la solution.
  4. Même question avec 2 g d'hydroxyde de potassium et 2 g de chlorure de sodium.

conductivité molaire ionique S m²/mol : Na+ : 5 10-3 ; Cl- : 7,6 10-3 ; K+ : 7,4 10-3 ; oxonium H3O+ : 36 10-3 ;

HO- : 20 10-3.

corrigé

Les ions présents sont les ions oxonium H3O+ et chlorure Cl- .

concentration de ces ions : 0,01*1000 = 10 mol m-3.

s0= 10( 36+7,6)10-3 = 0,436 S /m.

ajout K+ ; HO- :

masse molaire : 39+16+1 = 56 g/mol

Qté de matière : 1/56 = 0,0178 mol

couple acides bases mis en présence :

H2O / HO-.

H3O+ / H2O

réaction acide base :

H3O+ + HO- --> 2 H2O

 

H3O+
HO- ajouté
chlorures Cl-
ion sodium K+
initial
0,01 mol
0
0,01
0
en cours
0,01 -x
x
0,01
x
fin
0
0,0178-0,01

= 0,0078 mol
0,01 mol
0,0178 mol
concentration mol/m3.
0
7,8
10
17,8
conductivité finale : (7,8 * 20 + 10*7,6 + 17,8 *7,4) 10-3 = 0,364 S/m.

diminution de la conductivité du fait de la réaction acide base ( KOH n'est pas en très grand excès)

ajout Na+ ; Cl- :

masse molaire : 23+35,5 = 58,5 g/mol

Qté de matière : 1/58,5 = 0,0171 mol

pas de réaction acide base.

[Cl-]= (0,01+0,0171) = 0,0271 mol/L = 27,1 mol/m3.

[Na+] = 17,1 mol/m3. [H3O+] = 10 mol/m3.

  conductivité finale : (10 * 36 + 17,1*5 + 27,1 *7,6) 10-3 = 0,651 S/m.

augmentation de la conductivité

ajout K+ ; HO- :

masse molaire : 39+16+1 = 56 g/mol

Qté de matière : 2/56 = 0,0357 mol

couple acides bases mis en présence :

H2O / HO-.

H3O+ / H2O

réaction acide base :

H3O+ + HO- --> 2 H2O

 

H3O+
HO- ajouté
chlorures Cl-
ion sodium K+
initial
0,01 mol
0
0,01
0
en cours
0,01 -x
x
0,01
x
fin
0
0,0357-0,01

= 0,0257 mol
0,01 mol
0,0357 mol
concentration mol/m3.
0
25,7
10
35,7
conductivité finale : (25,7 * 20 + 10*7,6 + 35,7 *7,4) 10-3 = 0,854 S/m.

augmentation de la conductivité du fait du grand excès de KOH

ajout Na+ ; Cl- :

masse molaire : 23+35,5 = 58,5 g/mol

Qté de matière : 2/58,5 = 0,0342 mol

pas de réaction acide base.

[Cl-]= (0,01+0,0342) = 0,0442 mol/L = 44,2 mol/m3.

[Na+] = 34,2 mol/m3. [H3O+] = 10 mol/m3.

  conductivité finale : (10 * 36 + 34,2*5 + 44,2 *7,6) 10-3 = 0,867 S/m.

augmentation de la conductivité


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