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acide nitreux

Posté par
julle 29-09-16 à 19:52

Bonsoir, alors voila j'ai un exo de chimie a rendre et je ne suis pas du tout sur de mes réponses et de mon raisonnement, donc si quelqu'un pouvait m'aider je le remercierai jamais assez:

1) Dans une solution d'acide nitreux HNO2, dont le ph=1,8, quelles sont les concentrations des espèces présentes ?

2) quelles  sont les nouvelles valeurs de ph si on ajoute à 100 ml de cette solution 50 ml d'eau pure ?

3) quelles sont les nouvelles valeurs de ph si on ajoute à 100 ml de cette solution 50 ml d'une solution de Hcl- à 0,05 mol/l ?

Données couple HNO2/NO2- :   Ka= 6,3.10^-4    et pKa= 3,2


Ce que j'ai fait:

pKa \geq 0 \\ donc  il s'agit d'un acide faible \\ Donc ph= \frac{1}{2}(pKa - log[HNO2]) \\ \\ \Rightarrow log[HNO2]) = (\frac{1}{2}*pKa - ph ) *2 \\                                            \\                              = (0,5*3,2-1,8) \\                              = -0,4 \\ \\ \Rightarrow [HNO2] = 10^-0,4 = 0,398 mol/l

  Ensuite: \\ Ka= \frac{[H30+]*[NO2-]}{[HNO2]} \\ \Rightarrow [H30+] = rac(Ka*HNO2])= (6,3.10^-4*0,398)^\frac{1}{2} = 1,59 *10^-2 mol/l

donc je voulais savoir si c'était bon
Par contre pour la deuxième question je ne sais pas comment faire
Merci d'avance :)

Posté par
vanoisere : acide nitreux 29-09-16 à 20:48

Bonsoir
Je crois que tu commets une très grosse confusion entre la "concentration de la solution", c'est à dire la quantité d'acide nitreux introduite par litre de solution, notée habituellement "c" et la concentration effective d'une espèce chimique, c'est à dire la quantité de cette espèce par litre de solution, représentée par la formule chimique entre crochets.
Ici, on introduit c mole/L d'acide nitreux qui réagit partiellement sur l'eau selon la réaction :
HNO2 + H2O  = H3O+ + NO2-
Tu peux remplir un tableau d'avancement ou, plus simplement,déduire de cette équation l'égalité dans la mesure où l'influence de l'autoprotolyse de l'eau est négligeable :
\left[H_{3}O^{+}\right]=\left[NO_{2}^{-}\right]
Par définition du pH :
\left[H_{3}O^{+}\right]=10^{-pH}=10^{-1,8}=...mol/L
Ayant ainsi la concentration en ions nitreux, la relation du Ka que tu as écrite te permet d'obtenir la concentration en acide nitreux.
La concentration de la solution est : c=\left[HNO_{2}\right]+\left[NO_{2}^{-}\right]
Dans ce cas simple d'un acide peu dissocié dans l'eau, elle vérifie la relation approchée :
pH=\frac{1}{2}\left[pKa-\log\left(c\right)\right]
Je te laisse continuer... Il faut bien comprendre ton cours...

Posté par
jullere : acide nitreux 29-09-16 à 21:12

Tout d'abord merci de votre réponse,

Donc si j'ai bien compris [H30+] = 10^-1,8 = 1,58.10^{-2} mol/l

Puis, Ka= \frac{[H30+]*[NO2-]}{[HNO2]}

ce qui est équivaut: [HNO2] = \frac{[H30+]^2}{Ka} \\ = \frac{(1,58.10^{-2})^{2}}{6,3.10^-4 } \\ = 0,396 mol/l

Je retrouve le même résultat est-ce normal ?
Merci encore!

Posté par
vanoisere : acide nitreux 29-09-16 à 23:51

Citation :
Je retrouve le même résultat est-ce normal ?

Il se trouve que dans ce cas particulier : \left[H_{3}O^{+}\right]=\left[NO_{2}^{-}\right]   soit , comme tu l'as écrit :
\left[HNO_{2}\right]=\frac{\left[H_{3}O^{+}\right]^{2}}{K_{a}}
Si tu écris l'égalité des logarithmes des deux termes, tu tombes sur la formule que tu as utilisée au départ :
pH=\frac{1}{2}\left(pKa-\log\left[HNO_{2}\right]\right)
Mais attention : il ne s'agit pas d'une formule de cours : elle n'est valide que dans certains cas particuliers.
La valeur de la concentration de la solution (quantité d'acide nitreux introduite initialement par litre) est : c=\left[HNO_{2}\right]+\left[NO_{2}^{-}\right]=0,398+1,58.10^{-2}\approx0,414mol/L
Pour la question suivante, tout se passe comme si, à quantité introduite d'acide identique, on fait passer le volume de solution de 100mL à 150mL. L'étude revient à considérer une solution d'acide nitreux de concentration :
c^{,}=c\cdot\frac{100}{150}\approx0,276mol/L
Je t'ai fourni toutes les indications...
Remarque : la formule classique de cours : pH=\frac{1}{2}\left[pKa-\log\left(c\right)\right]   conduit à une valeur de c un peu différente : je t'avais bien précisé que cette formule est approximative : l'acide utilisé ici est trop fort (pKa assez faible) pour qu'elle s'applique avec une bonne précision

Posté par
jullere : acide nitreux 30-09-16 à 13:28

Oui mais dans le sujet on nous demande la concentraient DES espèces présentes dans la solution et non la concentration de la solution.
Donc finalement est ce bon ce que j'ai fait ?

Posté par
vanoisere : acide nitreux 30-09-16 à 14:37

Bonjour

Citation :
Donc finalement est ce bon ce que j'ai fait ?

"Avoir bon" ne signifie pas : obtenir la bonne valeur numérique. C'est seulement si tu es capable de justifier tes calculs par un raisonnement structuré que tu peux considérer "avoir bon" !
Citation :
Oui mais dans le sujet on nous demande la concentraient DES espèces présentes dans la solution et non la concentration de la solution.

Tu as besoin de connaître la concentration de la solution aux questions 2 et 3 pour être capable ensuite, connaissant la valeur du pKa, de déterminer les concentrations des espèces présentes...

Posté par
jullere : acide nitreux 30-09-16 à 20:44

Ok daccord j'ai bien compris

Pour la question 2) j'ai donc raisonner de la manière suivante:

ph= \frac{1}{2}(pKa - logc'_{0}) \\ \\ Or c'_{0}=\frac{ c_{0}*v_{0}}{v_{m}} = \frac{0,398*0,1}{0,1+0,05} = 0,265 mol/l \\ \\ Donc ph= \frac{1}{2}(3,2-log0,265) = 1,89

Le ph augmente..

Posté par
vanoisere : acide nitreux 30-09-16 à 22:56

Citation :
Ok daccord j'ai bien compris

Je n'en suis pas si sûr !
Tu sembles confondre encore c et [HNO2] !
En rajoutant de l'eau de façon à multiplier le volume par 1,5, tu ne divises pas nécessairement [HNO2] par 1,5 car le pourcentage de molécules d'acide à réagir sur l'eau n'est pas le même selon l'importance de la dilution. En revanche, multiplier le volume par 1,5 en ajoutant de l'eau divise par 1,5 la quantité totale {acide + base conjuguée} introduite par litre. C'est donc la concentration c de la solution qui se trouve divisée par 1,5. Je t'ai d'ailleurs fait le raisonnement et le calcul dans mon message du   29-09-16 à 23:51 mais tu ne l'as pas compris apparemment...
Mais, puisque la dilution effectuée n'est pas très importante, ton raisonnement totalement faux conduit à une valeur du pH très proche de la valeur correcte. Bref : cette fois-ci encore : tu as tout bon !

Posté par
vanoisere : acide nitreux 01-10-16 à 13:41

Bonjour
Quelques compléments à mon message précédent.
Tu as sûrement étudié en terminale la notion de domaine de prédominance. Tant que le pH de la solution reste inférieur à (pKa - 1), l'acide HNO2 est très largement majoritaire par rapport à sa base conjuguée NO2-. On obtient donc :

c=\left[HNO_{2}\right]+\left[NO_{2}^{-}\right]\approx\left[HNO_{2}\right]\quad car\quad\left[HNO_{2}\right]\gg\left[NO_{2}^{-}\right]
Autrement dit, tant que le pH reste inférieur à (pKa - 1), confondre c et [HNO2] conduit à une erreur sur le pH qui ne dépasse pas 0,1 unité environ.
Il en serait tout autrement pour une dilution très importante. Imagine une dilution d'un facteur 10000 : un millilitre de la solution initiale est introduite dans de l'eau de façon à obtenir un volume final de solution diluée égal à 10litres.
Avec ton raisonnement :

c_{0}^{,}=\frac{0,398}{10^{4}}=3,98.10^{-5}mol/L\quad;\quad pH=\frac{1}{2}\left[3,2-\log\left(3,98.10^{-5}\right)\right]\approx3,8
En réalité, la concentration de la solution est :
c_{0}^{,}=\frac{0,414}{10^{4}}=4,14.10^{-5}mol/L
Le calcul rigoureux conduit à : pH=4,4.
L'écart est important !
Remarque : attention à l'écriture : pH et non ph...

Posté par
jullere : acide nitreux 01-10-16 à 17:44

Citation :
Mais, puisque la dilution effectuée n'est pas très importante, ton raisonnement totalement faux conduit à une valeur du pH très proche de la valeur correcte. Bref : cette fois-ci encore : tu as tout bon !


Je ne comprends vous me dites d'abord que on résultat est bon puis dans le message suivant vous me dites que je doit trouver un ph égal à 4,4...

Donc je vous avoue la que je suis un peu perdu je ne sais pas si mes raisonnement sont bon ou pas ? Parce qu'ils faut savoir que c'est un DM et donc si mes raisonnement sont vraiment faux sa ne sert à rien de les gardés.

Cordialement

Posté par
vanoisere : acide nitreux 01-10-16 à 18:07

Citation :
Bref : cette fois-ci encore : tu as tout bon !

Tu as manifestement un problème de compréhension  et il est dans ce cas maladroit de ma part de vouloir faire de l'humour... Toutes mes excuses...
J'ai essayé de t'expliquer que, quand le résultat correspond à un pH inférieur à pKa - 1 donc inférieur à 2,2 , tu obtiens une valeur numérique du pH correcte tout en utilisant un raisonnement faux... Au fil de mes différents messages, je t'ai fourni le raisonnement à faire pour les questions 1 et 2. Reste la 3 beaucoup plus difficile...
Je n'ai pas écrit qu'il fallait trouver 4,4 : j'ai seulement essayé ,sur un exemple, de montrer que ton raisonnement faux conduit aussi à des valeurs numériques fausses dès que la dilution devient importante...
Je me répète : il faut écrire pH et non ph...


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