Aurélie 10 /02

acide et base faibles Polynésie 02




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Données :
formule
pKa
H3C-COOH / H3C-COO-
4,75
NH4+/NH3
9,2
CH3NH3+/CH3NH2
10,7
masse atomique molaire en g/mol : C=12 ; H= 1 ; N=14. Toutes les solutions sont à 25°C.

  1. On dispose d'une solution SA d'acide éthanoïque de concentration CA = 0,01 mol/L et de pH=3,4.
    - Rappeler la définition d'un acide au sens de Brönsted.
    - L'acide éthanoïque est un acide faible. Justifier.
    - Ecrire l'équation de la réaction de l'acide éthanoïque avec l'eau.
    - Donner l'expression de la constante Ka associée au couple acide éthanoïque/ ion éthanoate.
  2. On dispose de deux solutions de bases faibles : une solution SB1 d'ammoniac et une solution SB2 de méthylamine CH3NH2. L'ammoniac est-elle une base plus faible que la méthylamine ? Justifier.
  3. On mélange un volume VA= 60 mL de la solution SA à un volume VB1 = 20 mL de la solution SB1 d'ammoniac de concentration CB1 = 0,02 mol/L. Sur un xe gradué en pH, placer les domaines de prédominance des 4 espèces acido-basiques concernées. Quelles espèces prédominent à pH=5 ?
  4. On mélange maintenant un volume V'A = 10 mL de solution SA à un volume VB2 = 20 mL de la solution SB2 de méthylamine de concentration CB2 = 0,015 mol/L.
    - Calculer la quantité de matière d'acide éthanoïque et de méthylamine avant toute réaction.
    - Ecrire l'équation bilan de la réaction qui se produit. Montrer que cette réaction peut être considérée comme totale.
    - Calculer les quantité de matière de chaque espèce après réaction et en déduire leur concentration molaire dans le mélange.
    - En utilisant le pKa du couple CH3NH3+/CH3NH2 calculer le pH de la solution.

.
.


corrigé
acide : espèce, ion ou molécule susceptible de perdre un proton H+.

AH = A- + H+.

la mesure du pH permet de trouver l'avancement final :

pH=3,4 donc [H3O+] = 10-3,4 = 4 10-4 mol/L.

alors xfin = 4 10-4 V ; V volume de la solution en litre.

la concentration en acide conduit à l'avancement maximal : xmax = cV = 0,01V mol

le taux d'avancement final vaut : t = xfin / xmax = 4 10-4 /0,01 = 0,04

valeur très inférieur à1, donc l'acide éthanoïque est un acide faible.

H3C-COOH + H2O= H3C-COO-+H3O+.

Ka = [H3C-COO-][H3O+] / [H3C-COOH]


les concentrations sont identiques, alors la base la plus forte appartient au couple qui a le plus grand pKa : la méthyl amine est plus forte que l'ammoniac.

à pH = 5 , l'ion ammonium et l'ion éthanoate prédominent.


H3C-COOH + CH3NH2 = H3C-COO- +CH3NH3+.

H3C-COOH
CH3NH2
H3C-COO-
CH3NH3+
initial
10-2*10-2 = 10-4 mol
1,5 10-2*2 10-2

=3 10-4

0
0
en cours
10-4 -x
3 10-4-x
x
x
fin
0
2 10-4
10-4
10-4

la constante Kr est grande : la réaction est totale.

le mélange final contient l'acide CH3NH3+ et sa base conjuguée CH3NH2 . ce couple acide base impose le pH final.

pH= pKa + log([CH3NH2] / [CH3NH3+])

pH= 10,7 + log (2 10-4 / 10-4 )=10,7 + log 2 = 11.

 



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