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Identification de solutions ioniques
Bonjour,
J'ai un devoir maison à rendre très prochainement et je butte sur un exercice (calculatrice interdite). L'énoncé est le suivant :
1) Un bécher contient un volume V = 100mL de solution aqueuse de benzoate de sodium, de concentration de soluté apporté c = 1,0.10-2 mol/L.
On mesure le pH de cette solution et trouve pH = 8,0.
a) Ecrire l'équation chimique associée à la dissolution totale du benzoate de sodium dans l'eau (le benzoate de sodium pur, de formule C6H5-COONa, se présente sous forme de cristaux blancs)
J'ai trouvé cela : C6H5-COONa + H2O 
C6H5-COO- + Na+
b) Ecrire l'équation chimique de la réaction de l'ion benzoate aqueux avec l'eau.
On utilise les couples acides/bases suivants :
C6H5-COOH(aq) / C6H5-COO-(aq)
H2O / HO-
Et trouve :
C6H5-COO- + H2O C6H5COOH + HO-
c) Pourquoi la mesure du pH permet-elle d'affirmer que la transformation associée est limitée ? Justifier.
Une solution est dite acide si elle contient plus d'H2O que d'HO-. Or, ici la solution est basique (pH<7,0) d'où l'affirmation que la transformation associée est limitée.
d) Exprimer la relation entre la constante d'équilibre K de la réaction et les concentrations à l'équilibre ; déterminer un ordre de grandeur.
K = Qeq
Or Qeq = ([Produits]eq)/([Réactifs]eq)
Donc K = ([C6H5COOH]x[HO-])/([C6H5COO-])
On sait que :
[H3O+]eqx[HO-]eq = Ke
Ici, Ke = 1,0.10-14 (donnée de l'exercice)
Et [H3O+]eq = 10-8,0
d'où : [HO-]eq = 10-6
d'où : [C6H5-COOH]eq = 10-6
et [C6H5-COO-]eq = 10-2 - 10-6 (bizarre)
Je me suis arrêtée là. Pouvez-vous me dire s'il existe des erreurs et où s'il vous plait ? Merci beaucoup.
Bonsoir:
a) C6H5-COONa + H2O C6H5-COO- + Na+ oui
b) C6H5-COO- + H2O = C6H5COOH + HO- oui
c)
C6H5-COO- + H2O = C6H5COOH + HO-
CV excès 0 0
CV-xf .... xf xf
[H3O+]x[HO-] = 10-14
10-pH.[HO-]=10-14 =>
Or d'après le tableau d'avancement:
Donc: => xf=
d'ou 
=<1
=> la transformation associée est limitée .
d)
D'après le tableau:
[C6H5COOH]=[HO-]=10-6 mol/L
et 
10-2 mol/L.
=>
Comment peux-tu dire que 10-2-10-6 10-2 ?
Car 10-6 est très petit ?
La suite est la suivante :
2) On ajoute à la solution un volume V' = 5,0 mL de solution d'acide chlorhydrique, de concentration de soluté apporté c' = 1,0.10-2 mol/L. Le pH vaut alors 5,5. En déduire quelle est l'espèce du couple acide benzoïque/ion benzoate qui prédomine dans le mélange.
Je pensais faire un diagramme de prédominance.
On sait d'après les données que le pKa du couple est de 4,2.
Or, le pH > pKa donc c'est l'ion benzoate qui prédomine.
3) Sept béchers contiennes respectivement un même volume V = 100 mL de solutions d'espèces différentes, de même concentration c = 1,0.10-2 mol/L. On numérote chaque bécher et on mesure le pH de chaque solution. Toutes les mesures sont effectuées à la même température 25°C.
n°1 => pH = 2,9
n°2 => pH = 7,0
n°3 => pH = 5,6
n°4 => pH = 11,3
n°5 => pH = 10,6
n°6 => pH = 3,1
n°7 => pH = 1,2
Chaque solution a été préparée par dissolution dans l'eau distillée de l'un des 7 corps suivants :
- Chlorure de sodium
- hydroxyde de sodium solide (soude)
- chlorure d'ammonium solide (NH4Cl)
- Ammoniac gazeux
- acide benzoïque solide
- acide méthanoïque liquide
- méthanamine liquide (CH3NH2)
On précise que la dissociation de l'hydroxyde de sodium et du chlorure d'ammonium en ions dans l'eau est totale.
a) Indiquer l'acide ou la base présent après dissolution du soluté.
Je pense qu'il suffit de regarder sur internet pour les formules qui me manque et les apprendre. Pour chaque ion avec une charge négative ce sera une base et pour chaque ion avec une charge positive ce sera un acide.
b) Classer les acides et bases par force croissante. Justifier.
La règle dit :
- Plus le pKa est petit, plus l'acide est fort.
- Plus le pKa est grand, plus la base est forte.
Cela dit, j'ai le pKa de 4 couples (NH4+ , CH3-NH3+ , C6H5-COOH , HCOOH et leurs bases). Je sais que deux réactions sont totales, donc le Ka = 0 ?
Et il reste une espèce sans pKa donné ... Je suis un peu perdue pour celle-ci.
c) Identifier alors la solution se trouvant dans chaque bécher. Justifier la méthode utilisée.
Aussi perdue ... :/
2) oui
3)
a)
- Chlorure de sodium ----------- solution neutre
- hydroxyde de sodium solide (soude)-------- solution basique HO-
- chlorure d'ammonium solide (NH4Cl)--------solution acide NH4+
- Ammoniac gazeux ----- basique NH3
- acide benzoïque solide ----- sol acide C6H5COOH
- acide méthanoïque liquide Sol.acide HCOOH
- méthanamine liquide (CH3NH2) sol basique CH3NH2
b)pour Classer les acides et bases par force croissante.
La règle dit :
- Plus le pKa est petit, plus l'acide est fort. oui
- Plus le pKa est grand, plus la base est forte oui
ou encore:
plus que le KA est grand plus que l'acide est fort.
tu n'as pas indiqué les valeurs de KA.
L'énoncé donne comme données des valeurs de pKa et Ka pour certains couples que j'ai cité ci dessus.
Pour la solution neutre, que dois-je en déduire ? Il y a stabilité entre acide et base ?
ka=10-pka
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