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pH de solution aqueuse
Bonjour !
Je fais un exercice et je tourne en rond (peut-être ?) et me bloque
Voici l'énoncé :
On mélange :
-100 cm3 d'acide fluorhydrique HF a 0.2 mol/L
-10 cm3 d'acide chlorhydrique HCL a 0.2 mol/L
-140 cm3 d'ammoniaque NH3 a 0.2 mol/L
Bon, je ne vous fais pas le détail des calculs car de ce coté je suis sûre, voici les concentrations finales :
[HF] = 0.8 mol/L
[HCL] = 0.008 mol/L
[NH3] = 0.007 mol/L
Question :
En écrivant la ou les réactions prépondérantes, calculer leur constante d'équilibre et donner les concentration des différentes espèces ainsi que le pH de la solution a l'équilibre.
On nous donne pKa HF = 3.5 et pKa NH4+ = 9.2
Mon échelle :
H20 HO-
NH4+ NH3
HF F-
H30+ H20 Avec H30+ = HCL et H20 = Cl-
Ce que j'ai fait :
HF + NH3 = NH4+ + F-
0.8 0.007 0 0
0.8-x1 0.007-x1 x1 x1
K = (NH4+ x F-)/(HF x NH3)
= Ka HF / Ka NH4+
= 10-3.5/10-9.2
= 105.7
C'est donc dans le sens direct que se fait la reaction
Donc je choisis une autre en calculant avant x1
x1 = 0.007 moles
Mon échelle :
H20 HO-
NH4+ NH3 = 0
HF F-
H30+ H20
H30+ + F- = H20 + HF
0.008 0.007 / 0.703
0.008-x2 0.007-x2 / 0.703+x2
K = HF/(H30+ x F-)
= 1/Ka HF
= 103.5
Sens direct
sauf que là, plus d'autres solutions que de prendre un acide avec une deuxième base ou inversement
x2 = 0.007
Mon échelle :
H20 HO-
NH4+ NH3 = 0
HF F- = 0
H30+ H20
Je prends (?) :
HF + H20 = H30+ + F-
0.8 / 0.001 0
0.8-x3 / 0.001+x3 x3
Le probleme c'est que
K = H30+ x F- / HF
= Ka HF
= 10-3.5
= (0.001+x3)x3 / 0.8-x3
J'ai fait l'hypothese que x3 << 0.001
Ca n'a pas marché, j'ai trouvé x3 = 0.1922 donc Hypothese fausse
Puis hypothese
0.001 << x3
Donc K = x3² / (0.8-x3)
Je trouve x3 = 0.0157 moles
Donc pH = -log H30+
= -log 0.0157
= 1.8 ......
Ce qui me semble tres louche :/
Merci de votre aide et pardon pour ce long poste ..
1) Je ne trouve pas du tout la même chose que toi pour les concentrations initiales ( il est bien évident que la concentration en ammoniac est supérieure à la concentration en HF )
2) la première réaction qui a lieu est celle de l'acide le plus fort mis ( H+ ) sur la base la plus forte mise (NH3). Tu regardes sa constante et tu en deduis ce qu'il y a à la fin
3) tu vas constater que l'on a alors des NH4+ , des HF et des NH3 . Tu ecris alors la réaction de l'acide le plus fort sur la base la plus forte mise ... tu vois la constante et tu en deduis ce qu'il y a ...
4) Tu vas alors avoir des F-, des NH3 et des NH4+ ... n'oublie pas la formule donnant le ph d'une solution mélange d'un couple acide-base conjugués ...
Oups !
D'accord je comprends
Et une dernière question, donc a la fin j'ai deux RP que j'ai faite avec le deuxième acide et la deuxième base
Je dois le prendre toutes les deux car les k des deux réactions inverses sont sensiblement proches ?
Si ils avaient été éloignés, j'aurais pris la plus petite valeur ou la plus grande ?
Merci de votre réponse en tout cas ! (je désespérais)
La seconde réaction est NH3 + HF -> NH4+ + F- ... K = KaHF/KaNH4+ >>1 réaction quasi totale
Tu fais alors ton tableau d'avancement et tu vas trouver ce que l'on a après cette réaction : on va avoir des NH4+ , des F- et un reste de NH3. Il ne se passe alors plus rien ; En effet entre NH3 et F- la base la plus forte est NH3 et le seul acide mis est NH4+ donc la troisième RP est NH3+NH4+ = NH4+ + NH3, cette réaction ne change plus rien .
Tu as la bonne méthode : présenter les couples du problème et souligner ce que l'on met au départ ( en quantité non négligeable ) . Ensuite trouver la RP : c'est toujours acide le plus fort ( le plus bas dans ton échelle) sur la base la plus forte ( la plus haute dans ton échelle) .
1) si cette RP est quasi totale : on calcule ce que l'on a après réaction puis on refait le tableau ... etc ...
2) si la RP est quasi "rien" on en reste là en gros ; on cherche des fois un peu de détails pour calculer le pH par exemple .
D'accord, merci 
Et aussi :
En fait on me demande de trouver pH, donc la concentration en H30+ donc en HO- pour y arriver
Meme si la reaction ne change plus rien je pense que je dois la faire pour trouver ce que je cherche ?
Oui
On va reflechir un peu sur lexo posé .
Finalement à la fin on a un mélange de NH3, NH4+ et F- dont le pH est donné par pH = pKaNH4 + log (NH3°/(NH4+). Mais si on réfléchit un peu : d'où proviennent les H3O+ et les OH- présents dans cette solution ? ... de réactions qui marchent mal des acides et bases sur l'eau ...
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