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Acido-basiques
Bonjour,
J'aimerai de l'aide concernant cet exercice d'entrainement sur les réactions acido-basiques s'il vous plaît, merci. J'ai bien conscience de la longueur de l'exercice, vous m'en excuserez.
Des solutions aqueuses de concentrations différentes en acide salicylique sont commercialisées pour traiter l'acné.
Pour rédiger l'étiquette d'une de ces solutions, on se propose de déterminer le pourcentage massique d'acide salicylique.
Données :
Masse molaire de l'acide salicylique : M=138,1 g.mol-¹
Masse volumique de la solution commerciale = 4,07 kg·L-1
On dispose d'une solution d'acide salicylique, noté S1 de concentration inconnue que l'on désire étiqueter. A partir de cette dernière on prépare ensuite 100 mL d'une solution, notée Sa, diluée 10 fois.
Puis, on détermine que pour consommer exactement tout l'acide salicylique présent dans une prise d'essai de volume Va=10,0 mL de la solution diluée, il est nécessaire d'ajouter Vb = 11,8 mL d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium,
(Na(aq) HO- (aq) ), de concentration Cb = 5,0.10-2 mol·L¹.
1.1. Rédiger le protocole de préparation de la solution diluée à partir de la solution commercial
Introduire la solution mère dans un bécher. Prélever cette solution à l'aide d'une pipette jaugée d'un volume Vmère de solution mère. Verser le volume Vmère de la solution mère dans une fiole jaugée d'un volume Vfille.
Ajouter un peu d'eau distillée dans la fiole jaugée et homogénéiser la solution. Ajouter de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge et mélanger à nouveau.
Vfille = 10,0 + 11,8 = 21,8 mL
Cfille = Cb = 5,0.10^-2 mol.L^-1
S1 = Vmère = inconnue
Mais on n'a aucune information sur Cmère donc comment pourrais-je calculer Vmère ?
1.2.1 Donner la formule de lewis et la formule brute de cette molécule
Formule brute : C7H6O3
1.2.2 Identifier en le justifiant à quelles familles cette molécule apppartient-elle ?
Cette molécule appartient à la famille des hydroxyles et carbonyles puisque d'après le schéma de lewis, on constate les liaisons O-H et C =O O-H
1.2.3 Justifier que cette molécule possède un caractère acide
Cette molécule possède un caractère acide car les liaisons avec les hydrogènes sont faibles dû à l'atome très éléctronégatif comme O. L'atome H est donc capable de céder un proton.
1.2.4 Rappeler la définition d'un acide selon Bronsted
Selon Bronsted, un acide est un élément chimique capable de céder un ou plusieurs proton.
1.3 Ecrire l'équation de la réaction qui se produit lors du mélange de l'acide salicylique noté AH(aq) avec les ions hydroxyde de la solution Cb. Justifier la réponse à l'aide de couples acido-basiques
Couples acido basiques : C7H6O3 / C7H5O3-
(Na+ + HO- ) / NaO
Je me suis arrêté à cette question.
1.4.1 Quelle relation doivent vérifier les quantités de matières apportées des deux réactifs pour être introduites dans les proportions stoechiométriques ?
1.4.2 A l'aide d'un raisonnement détaillé, déterminer la concentration en quantité de matière C(a) de l'acide dilué puis la concentration C de la solution commerciale S non diluée
1.4.3 Montre que la concentration en masse notée Cm en acide salicylique vaut 81 g.L^-1
Le pourcentage massique notée PM est la masse (g) d'une espèce chimique bien précise dans 100 g d'un produit commercial.
1.5.1 Déterminer la valeur du volume correspondant à 100 g de la solution commercial étudiée.
1.5.2 Déterminer le pourcentage massique d'acide salicylique présent dans le produit commercial.
On considère que l'acide salicylique noté AH est le seul acide présent dans le produit cosmétique. On suppose que la concentration en masse en cet acide dans le flacon est celle donnée à la question 1.4.3
Le volume standard du flacon est 118 mL
Le solvant le plus utilisé est l'eau. On cherche à savoir si cet acide réagit avec l'eau contenue dans le flacon commercial. Pour ça, on mesure le pH de cette solution avec un pH mètre --> On obtient 6,9
2.1 Déterminer la quantité de matière d'acide présent dans le flacon commercial.
2.2.1 Ecrire l'équation de la réaction acido-basique susceptible de se produire entre l'acide salicylique et l'eau.
2.2.2 Dresser le tableau d'avancement support de cette réaction
2.2.3 Déterminer l'avancement maximal noté xmax dans le cas où la réaction est totale.
2.3 Montre que cet acide ne réagit pas avec l'eau contenue dans le flacon. Déduisez que cette réaction n'est pas totale.
L'ion HCO3- entre dans la composition de l'eau que l'on retrouve dans les canalisations. On donne les deux couples : H2CO3 (aq) / HCO3- ; H2O(l) / HCO3- (aq)
3.1 Est ce des couples acido basiques ? Justifier
3.2 Montre la raison pour laqulle le produit cosmétique contenant l'acide salicylique forme de la mousse lors d'un rincage à l'eau sur le peau. Détailler.
S'il vous plaît, j'ai besoin de votre aide.
Bonjour
Pour la dilution, l'énoncé précise qu'il s'agit d'une dilution au dixième. Tu as donc :
Cfille=Cmère/10
Ensuite : tu peux scanner et poster ici la formule de Lewis. N'oublie pas qu'il s'agit d'un acide.
Le problème c'est que je n'ai pas la concentration de Cmère
Il faut faire : Cmère = Cfille * 10
= 5,0.10^-2 * 10 = 0,5 mL ?
Pour le schéma de Lewis, c'est déjà inscrit sur la feuille de l'énoncé. Donc je dois juste recopier sur la feuille.
Je me suis arrêtée à la question 1.3 :
J'ai essayé de mettre en avant les couples :
AH / C7H5O3-
NaO /Na+ HO-
Pouvez- vous confirmer afin que j'écrive l'équation
Il s'agit d'obtenir 100mL de solution fille diluée au dixième. la quantité d'acide est la même dans les deux solutions :
Il suffit donc d'utiliser une pipette classique de 10mL et une fiole jaugée de 100mL...
D'accord avec ta représentation de Lewis. Attention ensuite à la précision du vocabulaire. La molécule possède deux groupements fonctionnels :
* le groupement hydroxyle -OH caractéristique des alcools ;
* le groupement carboxyle -COOH caractéristique des acides carboxyliques. C'est ce groupement qui confère à la molécule les propriétés des acides faibles. En effet ce groupement peut perdre un ion H+.
L'ion hydroxyde est la base conjuguée de l'eau, donc couple H2O/HO-
Je te laisse rectifier et continuer.
1.3 Les couples : H2O / HO- et AH / A-
AH(aq) + HO-(aq) --> H2O +A-(aq)
1.4.1) Ils doivent être introduits en quantités égales
n(A) / a = n(B) / b
n(AH) / 1 = n(HO-) / 1
1.4.2) C= n / V
p = m/V
<=> m = p * V
= 4,07 * 100.10^-3
= 407 g
n = m / M = 407 / 138,1 = 2,95 mol
C = n / V = 2,95 / 100.10^-3 = 29,5 mol.L^-1 ?
En revanche je ne sais pas comment calculer la concentration de celle diluée
Si tu as des problèmes concernant les dilutions, tu peux te reporter à la partie II de cette fiche disponible sur le forum :
[lien]
En revanche je ne sais pas comment calculer la concentration de celle diluée
Il faut vraiment que tu revois la notion de dilution : puisque tu as réalisé une dilution au dixième, la solution concentrée est dix fois plus concentrée que la solution diluée !
Pas d'accord avec tes calculs. Le dosage par la solution d'hydroxyde de potassium te donne directement la concentration de la solution diluée :
Ca.Va=Cb.Vb ;
cela conduit à Ca=5,9.10-2mol/L
La concentration de la solution commerciale est donc :
C=10.Ca=0,59mol/L
La concentration massique de la solution commerciale est donc :
Cm=M.C
81g/LDésolée,
j'ai compris le raisonnement, il fallait faire :
Ca = Cb * Vb / Va
= 5,0.10^-2 * 11,8.10^-3 / 10,0.10^-3 = 5,9.10^-2 mol.L^-1
Merci infiniment
Est-ce que la raison à la question 1.4.1 est correcte ?
1.5.1 ) On cherche V tel que m = 100g
Donc : p = m / V
<=> V = m / p = 100 / 4,07.10^3 =2,5.10^-2 L ?
1.5.2 ) PM = (m élément / m totale )* 100
p = m/V
<=> m = p * V
m = 4,07.10^3 * 2,5.10^-2 = 1,0.10^2 g
PM = (1,0.10^2 / 100) * 100 = 100 %
Il y a sûrement des erreurs, veuillez m'excuser.
Je voulais un peu m'avancer mais sans savoir si c'est correcte :
2.1) Cm = m / V
m = Cm * V
m = 81 * 118.10^-3 = 9,6 g
n = m / M = 9,6 / 138,1 = 7,0.10^-2 mol
2.2.1) C7H6O3 + H2O --> C7H5O3- + H3O+
Est-ce que la raison à la question 1.4.1 est correcte ?
Oui !
1.3 et 1.4.1 : OK
1.5.1 : tu fais des calculs sans réfléchir à leur réalisme. Tu viens de montrer que la solution commerciale contient 81g par litre. Il faut donc plus d'un litre de solution pour obtenir 100g d'acide ! Tout simplement :
Cm=m/V donc : V=m/Cm !
1.5.2 : tu peux raisonner sur un litre de solution commerciale. Tu sais que ce volume contient 81g d'acide et tu peux déterminer la masse de ce litre de solution à partir de la masse volumique...
OK pour 1.5.1
1.5.2 : Je t'ai expliqué dans un précédent message la méthode pour le pourcentage massique. Il faut calculer le rapport (masse acide)/(masse solution) et exprimer ce rapport en pourcentage.
Là encore, il faut réfléchir au réalisme du résultat : dans un litre de solution, il y a 81g d'acide mais la masse de ce litre de solution (masse d'acide plus masse d'eau) ne serait que de 4,07g !!!!
Attention à l'unité de masse volumique utilisée !
Dans un litre de solution, la masse d'acide est :
ma=81g
La masse d'un litre de solution est :
ms=4.07kg=4070g
Le pourcentage massique d'acide dans la solution commerciale est ainsi :
Je me suis trompé dans les unités de la masse volumique.
2.1) Cm = m / V
m = Cm * V
m = 81 * 118.10^-3 = 9,6 g
n = m / M = 9,6 / 138,1 = 7,0.10^-2 mol
2.2.1) C7H6O3 + H2O --> C7H5O3- + H3O+
?
D'accord. Tu as sans doute appris à remplir un tableau d'avancement. Puisque les coefficients de l'équation que tu viens d'écrire sont tous égaux à 1, l'avancement maximal est tout simplement la quantité introduite d'acide.
La question 2.3 , telle que tu l'as recopiée, est bizarre. S'il n'y a pas de réaction, on ne peut évidemment pas considérer la réaction comme totale !!!
Oui j'ai dressé le tableau d'avancement.
H2O est en excès alors le réactif limitant est C7H6O3
Donc ni = xmax = 7,0.10^-2 mol
2.3) Je pense qu'il faut dire : Etant donné que H20 est en excès, l'acide salicylique ne réagit pas avec l'eau. ( je ne sais pas si c'est pour cette raison qu'elle ne réagit pas, à confirmer). Ainsi la réaction n'est pas totale. ?
Ok pour 2.2
Réflexion faite : es-tu bien sûre de la valeur du pH fourni ? Une valeur plus faible que 6.9 me paraîtrait plus cohérente.
L'ion HCO3- entre dans la composition de l'eau que l'on retrouve dans les canalisations. On donne les deux couples : H2CO3 (aq) / HCO3- ; CO2, (g) , H2O(l) / HCO3- (aq)
J'ai oublié de mentionner CO2
3.1) Ce sont bien des couples acido-basiques puisque chaque acide est composé de protons H+ afin de les céder aux bases.
3.2) Pour justifier que le savon mousse, il faut calculer la concentration de l'ion oxonium à l'aide du pH ?
Le pH de l'eau et le pH de la solution sont légèrement similaires. Donc la solution réagit avec l'eau. Ainsi, une mousse se forme.
Le pH de l'eau et le pH de la solution sont légèrement similaires. Donc la solution réagit avec l'eau
Tu n'es pas logique ! Tu as écrit précédemment que la réaction de l'acide salicylique sur l'eau produit des ions oxonium. Et la production d'ions oxonium abaisse le pH. Un pH très voisin de 7 montre que la réaction de l'acide salicylique sur l'eau est quasi inexistante.
J'ai oublié de mentionner CO2
Tu peux expliquer. Ton message de 19h38 n'est pas très clair.
Un acide et sa base conjuguée se déduisent l'un de l'autre par la demie équation :
acide = base + H+
A toi de vérifier si cela correspond bien aux couples indiqués.
Pour 3.2 : la présence de "mousse" peut s'expliquer par la formation de dioxyde de carbone gazeux due à la mise en présence d'acide salicylique et d'ions hydrogénocarbonate présents dans l'eau du robinet. Je te laisse justifier...
Bonjour,
Je voulais dire que jai oublié d'écrire CO2 dans l'énoncé et donc je viens de le mentionner.
Oui j'ai vérifié les couples acide basiques à l'aide de cette formule. Ce sont biens des réactions acide basiques.
3.2) D'accord mais l'énoncé ne nous dit pas que cest la formation du CO2 qui mousse le savon. C'est donc à nous d'en déduire grâce aux réactions acide basiques précédentes ?
Ton énoncé n'est pas très clair... Tu peux remarquer que H2CO3 correspond à l'association d'une molécule CO2 et d'une molécule H2O. Il s'agit tout simplement du dioxyde de carbone hydraté c'est à dire du dioxyde de carbone dissout dans l'eau.
Ici, tu as une réaction acide base entre l'acide salicylique et les ions hydrogénocarbonate présents dans l'eau du robinet :
C7H6O3 + HCO3- = C7H5O3-+H2CO3
Dès que la concentration en H2CO3 dépasse une certaine limite, il y a un dégagement de CO2 selon la réaction :
H2CO3 = H2O + CO2(gaz)
Ce dégagement gazeux crée une effervescence analogue à celle obtenue quand tu places un comprimé effervescent dans l'eau. Le mot "effervescence" me semble plus approprié que le mot "mousse"...
L'énoncé me donne ceci :
H2CO3 (aq) / HCO3- ; CO2, (g) , H2O(l) / HCO3- (aq)
J'en déduis ceci :
H2CO3 --> H+ + HCO3-
CO2 + H2O --> H+ + HCO3-
J'ai également une autre question concernant les valeurs de Cfille / Cmère.
L'énoncé nous dit qu'on prépare une solution de 100 mL à partir de la solution commerciale.
Donc Vfille = 100mL
On dit que Vfille à été diluée 10 fois donc
Vmère = 100 / 10 = 10 mL
En revanche on n'a pas la concentration de Cfille et ni de Cmère.
En revanche on n'a pas la concentration de Cfille et ni de Cmère.
Non mais cela n'est pas nécessaire pour trouver le volume Vmère. Regarde bien la formule utilisée. Seul le rapport des deux concentrations intervient. Il n'est pas nécessaire de connaître les concentrations mais seulement leur rapport.
D'accord merci.
Pour 3.1) H2CO3 --> H+ + HCO3-
CO2 + H2O --> H+ + HCO3-
Il n'y a que deux couples qui intervient. Je dois juste dire que ce sont des réactions acido-basiques.
Pour la dernière question : Je justifie à l'aide de la teneur de CO2 dans l'eau. Puisque CO2 + H20 forme du HCO3-
L'eau naturelle, avant d'être traité puis distribuée pour arriver au robinet, est souvent mise en contact avec des roches calcaires qui chargent l'eau en ions hydrogénocarbonate suivant un mécanisme non étudié ici et hors programme à ce niveau. Le CO2 qui est ici produit et qui provoque l'effervescence est produit par la réaction de l'acide salicylique sur les ions hydrogénocarbonate comme je l'ai expliqué dans un précédent message.
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