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Niveau école ingénieur
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Acide Base

Posté par
Lore99
17-03-19 à 19:13

Bonjour voila je bloque pour cet exercice

Un mélange tampon est réalisé en mélangeant 50 ml de NH3 0,5 mol/L et 50 ml de Nh4Cl 0,5 mol/ L

Que vaut le pH?

Comment varie le pH si on y ajoute 2 ml de HCL 1 mol/L ?
Si on ajoute 2ml de NaOH 1mol/L ?

Quelles réactions se produisent dans ces deux cas? quelles sont leurs constantes d'équilibre ? Sont-elles complètes?

Comment varie le pH de 100mL d'eau pure si on y ajoute les mêmes de volumes HCl ou NaoH ?



Bon moi j'ai fait comme ceci ( même si c'est faux et je le sais)

NH3 (aq)  + NH4CL (AQ)     <=>    NH4+ (AQ)  + NH3 (Aq) + CL- (AQ)

Ci                      Ci                                               0                            Ci                    /

Ci  - x              Ci - x                                       Ci                           Ci+ x               /


On sait que la Ka de NH3 est de 9,2
Ka =  Ci . (Ci+x)  /( Ci-x  ) ( Ci-x)                    
On isole x et alors pH = -log [x]
sauf que en faisant mes calculs je trouve un résultat absurde

Pour la b j'avais fait :

HCL  <=>    H+  + Cl-

Cin                     0         0

0                       Cin         Cin


Puis remplacer dans l'équation initaile
NH3 (aq)  + NH4CL (AQ)     <=>    NH4+ (AQ)  + NH3 (Aq) + CL- (AQ)

Ci                      Ci                                               0                            Ci                 Cin

Ci  - x              Ci - x                                       Ci                           Ci+ x            Cin


Et recalculer le pH en prenant compte de Cin


Où est ma faute? Pourriez vous me débloquer? Merci beaucoup

Posté par
vanoise
re : Acide Base 17-03-19 à 19:43

Bonsoir
Pour la première question : les quantités introduites d'ammoniac et d'ions ammonium introduites sont égales. L'ammoniac est une base faible, l'ion ammonium est un acide faible. On peut donc considérer que ces deux espèces réagissent très peu sur l'eau de sorte qu'à l'équilibre :

\left[NH_{3}\right]=\left[NH_{4}^{+}\right]

Cela conduit sans calcul à pH=pKa.

Si on ajoute 2mmol d'acide fort, tu vas avoir une réaction quasi totale d'équation :


 \\ H_{3}O^{+}+NH_{3}=NH_{4}^{+}+H_{2}O

Il faut alors remplir un tableau d'avancement et en déduire les nouvelles quantités d'ammoniac et d'ions ammonium. Le pH s'obtient alors facilement :

pH=pK_{a}+\log\left(\frac{\left[NH_{3}\right]}{\left[NH_{4}^{+}\right]}\right)=pK_{a}+\log\left(\frac{n_{NH3}}{n_{NH4^{+}}}\right)

Posté par
Lore99
re : Acide Base 19-03-19 à 09:54

Okay d'accord merci beaucoup
Donc oui en effet mélange tampon l'acide et la base faible sont dans les mêmes quantitiés
Est ce que le tableau d'avancement suivant est il bon ?

NH3 (aq)  + NH4CL (AQ)     <=>    NH4+ (AQ)  + NH3 (Aq) + CL- (AQ)

Ci                      Ci                                             Ci                           Ci                    /                   initial

Ci  - x              Ci - x                                       Ci +x                    Ci+ x               /             Final

On néglige les dissociations puisqu'on est dans le cas de base et acide faible

Avec la formule du calcul du pH des tampons on a pH  = pKa + log Ca/CB
Puisque Ca et CB égale on a donc pH = pKa

Pour la seconde question si j'ai compris

HCL (L) + H2O(L) <=> H3O+  (AQ) + CL- (AQ)

NH3 (L) + H3O+ <=> NH4+ (AQ) + H2O(L)

Donc dans la réaction :
NH3 (aq)  + NH4CL (AQ)     <=>    NH4+ (AQ)  + NH3 (Aq) + CL- (AQ)

Ci                      Ci                                            Ci + 2mmol                          Ci                    /

Ci  - x              Ci - x                                       Ci  +2mmol +x                         Ci+ x               /

Avec x négligeable donc

pH = pKa  + log (Cb / Ci +2mmol)     environ 9,2

C'est bon?

Posté par
vanoise
re : Acide Base 19-03-19 à 15:10

Tu n'as pas compris mon précédent message. La réaction prédominante est la réaction quasi totale que je t'ai indiquée. L'équation que tu écris n'a pas de sens : NH4Cl(aq) n'existe pas : une solution de chlorure d'ammonium est une solution obtenue en introduisant dans de l'eau des cristaux de chlorure d'ammonium. La dissolution est complète et on obtient en solution autant d'ions ammonium que d'ions chlorure. C'est un peu comme si tu écrivait HCl(aq) comme formule de l'acide chlorhydrique...
Le tableau d'avancement doit être rempli en considérant comme totale la réaction d'équation :


 \\  \\ H_{3}O^{+}+NH_{3}=NH_{4}^{+}+H_{2}O

Posté par
Lore99
re : Acide Base 21-03-19 à 22:14

Bon alors si je recommence

Sel :

NH4Cl(l) <=>   NH4+  (aq) + Cl- ( aq)

Csi                            0                           0

0                               Csi                     Csi

Base Faible:

NH3( l) + H3O+ (aq) <=>   NH4+  + H2O (L)

Cai                    0                         Csi               /

Cai - x             0                         Csi+ x          /

Les dissociations peuvent être négligés donc
pH = pKa


2ème question :

HCL(l) + H20 (l)    <=>    H3O+ ( aq)   + Cl- (aq)

Cin             /                              0                            0

0                 /                             Cin                        Cin

Ou Cin = 2x10^-3mol/l

H3O+( aq) + NH3 ( l)   <=>   NH4+ (AQ) +  H2O(l)

Cin                       Cai                             Csi                        /

Cin - x                 Cai- x                       Csi +x                 /

Et là bas j'ai un problème je trouve à nouveau que[ NH3] = [NH4+]

Qu'est ce que j'ai raté?

Posté par
vanoise
re : Acide Base 21-03-19 à 22:51

Il y a du bon dans tes tableaux d'avancement mais ils ne conduisent pas à pH=pKa. Je traite l'exemple de l'ajout d'acide chlorhydrique et te laisse traiter l'ajout de soude.

espèces chimiquesNH3(aq)H3O+(aq)NH4+(aq)H2O(L)
Quantités introduites (mmol)25225excès
Quantités à l'équilibre (mmol)2327excès

"" désigne une quantité extrêmement faible par rapport aux autres qui ne peut être déterminée par ce tableau. Attention : les quantités sont en millimoles.
De façon immédiate :

pH=pK_{a}+\log\left(\frac{n_{NH3}}{n_{NH4^{+}}}\right)=9,24+\log\left(\frac{23}{27}\right)\approx9,17



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