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Bloquage : DM de chimie 1ere S ''acide sulfurique et ammoniaque'
Bonjour a tous, joyeuses fêtes a tous.
Voila, j'ai un DM a rendre pour la rentré, et je bloque sur un exo de chimie à faire pour la rentré et j'ai un peu de mal , voila le sujet :
L'acide sulfurique est l'acide le plus employé dans l'industrie.
On prépare un volume V= 1,00 L de solution S d'acide sulfurique, en diluant un volume v-1,00 mL de solution commerciale dont les caractéristiques sont les suivantes : p=98% en masse d'H2SO4 ; densité d= 1,84 ; masse molaire M=98,1 g.mol-1
On prépare également une solution aqueuse d'ammoniac de concentration cb=2,00.10-2mol.L-1
1) Ecrire la formule brute de l'acide sulfurique et écrire l'équation de sa réaction acido-basique avec l'eau. Quel acide la solution S contient-elle? Donner sa formule et son nom.
2) Calculer la concentration Ca de la solution commerciale. En déduire la concentration Ca de la solution S en soluté apporté. Calculer les concentrations volumiques molaires des éspèces ioniques présentes dans la solution S.
3) Ecrire l'équation de la réaction acido-basique qui se produit quand on mélange une solution d'acide sulfurique et une solution d'ammoniac.
4) On mélange un volume Vb= 20,0 mL d'ammoniaque avec un volume Va= 20,0 mL de solution S. Dresser le tableau d'évolution de la réaction acido-basique et faire un bilan de matière à l'état final.
5) Calculer les concentrations volumiques molaires de toutes les éspèces chimiques présentes à l'état final.
6) Pour vérifier ces calculs, on procède à la mesure de la conductance de la solution aprèés le mélange. On en déduit la valeur de la conductivité de la solution sigma= 660 mS.m-1.
Cette valeur est-elle compatible avec les résultats de la question 5 ?
Données : conductivité molaire ionique à 20°C (H3O+)=349,8.10-4
" " " (NH4+)=73,5.10-4
" " " (SO42+)=160.10-4
Voila mes réponses, mais mon problème c'est que dans les conductivités que l'on nous donne a la fin, je vois "SO4 (2-)" cela est troublant car je trouve autre chose , voila mes réponses :
1) H2SO4 + H2O -> HSO4- + NH4+
2)On a Ca = m/(M*V)
= p(rho) H2SO4 / M
= d * p(eau)/M
= (98/100)*1.84*1.103 / 98
= 18.4 mol/L
3) H2SO4 + NH3 -> HSO4- + NH4+
4) J'ai fait un tableau d'avancement avec la formule du 3
Cela donne :
Etat initial : Pour H2SO4
= Ca *
= 18.4 * 20.10-3
= 0.368 mol
Pour NH3
= Cb * 20.10-3
= 4.10-4
HSO4- + NH4+ c'est 0
Je calcule le reactif limitant, c'est donc NH3
Je me retrouve a la fin , donc :
n(Pour H2SO4) = 0.368 - 4.104
= 32.8.10-3
n(Pour NH3) = 0
n(HSO4-) = 4.10-4
n(NH4+) = 4.10-4
A partir de la je bloque .. Et pourriez vous me dire si ce que j'ai fait est juste. Merci beaucoup a tous.
H2SO4 + H2O -> HSO4- + NH4+
équation impossible:la conservation de la matière n'est pas respectée(que vient faire l'atome N ici?)
Si l'on considère H2SO4 comme un acide diacide fort,l'équation de la réaction est
H2SO4 +2H2O =2H3O++ SO42-
2)Lavaleur de Ca est correcte ,mais la suite d'égalités est à revoir.
d'après l'équation du 1,les espèces réellement présentes dans l'eau sont H3O+ et SO42-.
on peut écrire
Ca=[H3O+]/2 =[ SO42-]
3)
c'est la réaction de H3O+ avec NH3
Je te laisse revoir la suite
Merci de votre réponse ! Desolé pour la 1 je me suis trompé j'ai mis:
H2SO4 + H2O ->HSO4- + H3O+ est-ce faux ?
Que signifie diacide fort ? car dans l'énoncé nous n'avons rien a ce sujet. Et nous n'avons encore pas vu ceci en cours.
Pour le 2, beaucoup de mes camarades ont trouvé 1.84.10-2 mol/L et j'ai aussi vu ceci dans des forums, mais moi je trouve 18.4 mol/L en faisant la formule vu en cours..
Pour la 3) Je n'ai pas compris ce que vous avez dit, ma formule n'est elle pas juste ?
Merci.
je pense qu'en première ,on considère H2SO4 comme un diacide fort.D'où l'équation que j'ai écrite.(réaction 1)
Si on écrit
H2SO4 +H2O =HSO4- +H3O+ réaction (2)il faut aussi écrire
HSO4-+H2O =H3O++SO42- (réaction 3)
Si on admet que cette réaction est totale ,on retrouve la première réaction (1) en additionnant (2) et (3).
pour répondre à tes questions
un acide fort réagit totalement avec l'eau,donc un acide est fort si une mol d'acide libère une mol de H+.Il se forme donc une mol de H3O+.
1 mol d'un diacide fort libère 2 mol de H+.Il se forme alors 2 mol de H3O+ pour 1 mol d'acide ayant réagi avec l'eau.
C'est pourquoi,si on considère que l'acide sulfurique est un diacide fort ,on peut écrire
H2SO4 +2H2O =2 H3O++SO42-
Cette équation indique que 1 mol de H2SO4libère 2 mol de H+ qui sont captés par 2H2O ,en formant 2 H3O+.
concernant la première question
la masse de 1L de solution d'acide sulfurique (en g/L)est
m=d*1000
masse d'acide pur dans 1L de solution
m'=d*1000*0,98
c'est aussi la concentration massique Cm
d'autre part ,Cm=C*M
donc
C=Cm/M mol/L=(g/L))/(g/mol)
C=d1,83*1000*0,98/98
C=18,3mol/L
Comme on fait une dilution au 1/1000 (ce que je n'avais pas vu..),la concentrattion de la solution préparée estC=18,4/1000=1,84.10-2mol/L ,en accord avec les résultats que tu as lus
3)Si on considère que H2SO4 s'est totalement dissocié dans l'eau (c'est le cas pour les pb posés en 1s),NH3 réagit avec H3O+.
L'équation de réaction est donc
NH3 +H3O+ =NH4++ H2O
sauf erreur,car mes petits fils me perturbent..........
Merci beaucoup j'ai tout compris pour l'acide fort , merci !
Et pour le 1/1000 , je ne vois pas comment vous l'avez vu ?
Et pour la dernière équation , de la 3) , ayant compris je vois pourquoi nous mettons H3O+ ! Mais c'est la même chose que H2SO4 + 2NH3 -> SO42- + 2NH4+
... ?
Donc pour la 4)
n(H2SO4) (ou h3O+) = 3.68.10-3
n(NH3)= 4.10-4
C'est le réactif limitant. Xmax = 2.10-4 donc car il y'en a 2.
n(SO42- = Xmax = 2.10-4
n(NH4+) = 2 Xmax = 4.10-4
Sauf erreur de ma part.
Merci !
bonjour,
Et pour le 1/1000 , je ne vois pas comment vous l'avez vu ?
dans l'énoncé on lit
"On prépare un volume V= 1,00 L de solution S d'acide sulfurique, en diluant un volume v-1,00 mL de solution commerciale "
dans les pb de dilution on peut utiliser la relation
Ci*Vi=Cf*Vf
que l'on peut aussi écrire sous la forme
Vf/Vi=Ci/Cf
Vprélevé :Vi=1mL=1.10-3L
Vpréparé Vf==1L
le facteur de dilution est D=Vf/Vi=1000
Donc Cf/Ci=1/1000
Ci=Ca=18,4 mol /L,donc la concentration de la solution diluée est
Cf=Ci/1000=Ca/1000=1,84.10-2mol/L
Et pour la dernière équation , de la 3) , ayant compris je vois pourquoi nous mettons H3O+ ! Mais c'est la même chose que H2SO4 + 2NH3 -> SO42- + 2NH4+
l'équation est correcte ,puisqu'équilibrée,mais dans la solution il n'y a plus de molécules de H2SO4 mais des ions H3O+ et des ions SO42- (si on considère H2SO4 comme un diacide fort.)
C'est pourquoi il vaut mieux établir l'équation avec H3O+ quavec H2SO4
n(H2SO4) (ou h3O+) = 3.68.10-3
inexact car n(H3O+)=2*n(H2SO4)
n(H2SO4) vaut en effet 3,68.10-3mol/L soit 3,7.10-3mol/L
donc n(H3O+)=2*3,68.10[sup]-3/sup]mol/L
D'accord ! et n(H3O+)=2*n(H2SO4)
car H2SO4 +2H2O =2H3O++ SO42- de la 1ere équation ? Ou l'on voit que H2SO4 donne 2 moles de H3O+ ?
quant a la 5, pour les concentrations a calculer, nous avons ''n'' et V qui est 40.10-3 L (20mL + 20mL)
Donc pour SO42- c'est : 2.10-4/40.10-3
= 5.10-3 mol/L
Pour (NH4+) c'est 4.10-440.10-3
= 0.01 mol/L
?
Merci beaucoup.
pour établir le tableau d'avancement ,on travaille avec les qté de matière.
Quand les qtés à l'état final sont calculées,on peut calculer les concentrations.
n(H2SO4)i=1,84.10-2*20.10-3
=3,68.10-4mol
n(H3O+)i=2*n(H2SO4)i =2*=3,68.10-4=7,36.10-4mol
la réaction entre NH3 et H3O+ est
NH3 + H3O+ = NH4+ +H2O
état initial 4.10^-4 7,4.10^4
à la date t 4.10-4-x 7,4.10-4-x +x
on peut alors calculer x(max) et les qté finales.
on divise ensuite par V(total)
d'autre part on calcule la concentration en ions sulfate (ion spectateurs).Ceux-ci n'apparaissent pas dans l'équation de réaction.
En revanche,il faudra bien tenir compte des ions sulfate dans la partie conductivité
sauf erreur...
Merci , mais pour votre équation , NH3 + H3O+ = NH4+ +H2O , je ne vois pas pourquoi il y'a H2O , car c'est une reaction ou l'on mélange de l'acide sulfurique et de l'ammoniac , et dans H2SO4 + 2NH3 -> SO42- + 2NH4+ il n'y avait pas de H2O
(juste , dans vos réaction vous mettez un ''='' mais c'est pareil que '' -> '' ??
Merci.
Oui franchement j'aurai fais un peu n'importe quoi s'il ne m'avait pas (beaucoup) aidé , il'y'a 2 - 3 petites choses qu'il me reste a comprendre mais sinon j'ai tout compris à ce qu'il m'a dit !
depuis quelques années la mode est d'écrire = entre les réactifs et les produits.Avant on mettait une flèche.
j'ai expliqué un peu avant,que la solution d'acide sulfurique ne contient que des ions H3O+ et SO42-.
Il n' ya plus de molécules de H2SO4 dans l'eau.
Qunad on mélange une solution d'acide sulfurique avec une solution d'ammoniac,les espèces qui réagissent sont NH3 et H3O+
la base ammoniac capte le proton fourni par H3O+ .Il se forme NH4+ et H2O
D'accord merci, et vous n'avez pas mis SO42- car ils sont spectateurs , sinon cela donnerait " NH3 + H3O+ = NH4+ + H2O + SO42-"
?
Merci.
Je ne pense pas car cela n'est pas équilibré du tout , mais je ne vois pas ou est passé ce SO42- sinon..
Mais pour le tableau d'avancement que je dois faire pour la 4, j'utilise H3O+ + NH3 -> NH4- + H20 ?
Le reactif limitant est donc H3O+ avec 7,4.10-4 ?
Ce qui me trouble c'est que si j'utilise H2SO4 + 2NH3 -> SO42- + 2NH4+ le reactif limitant est NH3 avec 4.10-4 et Xmax est 2.10-4
Alors que si j'utilise celle avec H3O+ , le reactif limitant est ce dernier avec 7,4.10-4 et cela change tout, en effet
je me retrouve avec n(H30+) = 7,4.10-4
n(NH3)= -4
n(NH4+)= 7.10-4 et pareil pour n(SO42-)
.. Est-ce juste ? merci encore.
Ah donc c'est toujours NH3 ?? Cela est toujours 4.10-4 donc pour SO42- et NH4+ ?
Seulement une seule chose me pose problème, c'est que je ne vois pas du tout pourquoi n(H30+) est 2x celle de H2SO4 ..
l'équation de réaction la plus correcte est
NH3 + H3O+ = NH4+ +H2O
à une date t on a
n(NH3)=4.10-4-x d'où x(max)=4.10-4mol
n(H3O+)=7,4-4-x d'où x(max)=7,4.10-4mol
on conserve la plus petite valeur des deux x(max) ,soit 4.10-4mol
les qtés finales sont
n(NH3)=4.10-4-4.10-4=0mol
n(H3O+)=7,4.10-4 -4.10-4 =3,4.10-4mol
n(NH4+)=4.10-4mol
d'autre part
n(SO42-)=3,68.10-4mol=3,7.10-4mol
pour trouver les concentrations en mol/L,on divise les qtés de matière par 40.10-3L
si on utilise l'équation que tu proposes,on doit retrouver des valeurs en cohérence avec les précedentes
n(H2SO4)i=3,7.10-4mol
n(NH3)i=4.10-4mol
à une date t on aura
n(H2SO4)=3,7.10-4-x d'où x(max)=3,7.10-4 mol
n(NH3)=4.10-4-2x d'où x(max) =4.10-4/2=2.10-4mol
on retient la plus petite valeur pour x(max),soit2.10-4
les qté finales sont
n(H2SO4)= 3,7.10-4-2.10-4=1,7.10-4 mol
n(NH3)=4.10-4 -2*x(max)=0
n(NH4+)=2*x(max)=4.10-4mol
il reste 1,7.10-4 mol de H2SO4 soit n (H3O+)=2*n(H2SO4)=2*1,7.10-4=3,4.10-4mol
reste à vérifier que les calculs de qté de matière sont corects,car
il commence à y avoir pas mal de posts,et je m'y perds
Si d'autres veulent participer,il sont bien venus.
D'accord merci, et vous n'avez pas mis SO42- car ils sont spectateurs , sinon cela donnerait " NH3 + H3O+ = NH4+ + H2O + SO42-"
?
si on écrit les ions spectateurs,il faut les écrire des 2 côtés,sinon l'équation n'est pas équilibrée.
il faut donc écrire
NH3 + H3O+ +SO42- = NH4+ + H2O + SO42-
Merci ! J'avais trouvé ceci en faisant les calculs cet aprés midi, mais j'avais omis SO42- , et je ne vois pas comment vous avez trouvé 3,68.10-4 ..
Merci encore.
n(SO42-)=n(H2SO4)
or on prélève 20mL de solution S de concentration 1,84.10-2mol/L
n(H2SO4)=C*V=1,84.10-2*20.10-3=3,68.10-4mol
D'accord merci 
Je pense savoir pourquoi n(H30+) est égale a 2x celle de H2SO4
Car dans la 1ere réaction du tout début nous avons vu qu'une mol de H2SO4 libère 2 moles de H30+
Est-ce pour ça ??
Je fais les calculs pour la 6 et je posterai ensuite mon résultat et les calculs que j'ai fait
Merci.
Merci ! J'ai tout compris !
J'ai fais les calculs pour les concentrations, cela donne :
C(H30+) = 3.4.10-4 / 40.10-3
= 8,5.10-3 mol/L
C(NH4+) =4.10-4/ 40.10-3
= 1.10-2 mol/L
C(SO42-) = 3.7.10-4/ 40.10-3
=92.5.10-4 mol/L
C'est tout vu qu'il n'ya pas d'autre espèces chimiques ioniques.
Mon calcul pour la conductivité :
(8.5.10-3 * 349.8.10-4) + ( 1.10-2 * 73.5.10-4) + (92.5.10-4 * 160.10-4 )
Ce qui donne : 578.10-3 mS.-1
Erreur..?
Tu as oublié de convertir les mol/L en mol/m3 (il faut multiplier les concentrations en mol/L par 1000)
donc le facteur 10-3 disparait de ton résultat.
je trouve plutôt 519mS que 578 .
en revanche ,je n'explique pas l'écart avec la valeur attendue (660mS).
Les données des 
paraissent correctes.
Là ,je ne vois pas !
Euh pourquoi faut-il le convertir en m3 ??
Vous avez trouvez 519 ? mais en ayant les mêmes concentrations ?
Nous avons souvent des exos ou des resultats ne coincident pas, heureusement la il ne faut pas justifier. Peut etre que le H2SO4 ne s'est pas totalement dissocié ..?
Désolé il faut les concentrations en m3 dans la formule j'avais oublié désolé !
Donc l'écart ben je ne vois pas trop non plus ..
Dans l'énoncé il est indiqué que c'est a 20° que la conductivité 660mS a été prise, peut etre que nous trouvons pas la meme chose a cause de cette température qui n'a peut etre pas été la même ..
tu émets une hypothèse intéressante ,surtout si le professeur a l'habitude de fournir des résultats qui divergent par rapport à ceux qui sont attendus.Néanmoins ,l'erreur relative est importante
/=(660-519)/660=0,21 soit 21%.....
Oui l'écart est assez conséquent, seulement nos résultats ont l'air exact, donc je ne vois ce qui peut être la conséquence de cet écart a part la température ou encore que l'acide sulfurique ne s'est pas dissocié entièrement ...
En tout cas merci beaucoup pour votre aide.
pour ma part :
Ecrire la formule brute de l'acide sulfurique et écrire l'équation de sa réaction acido-basique avec l'eau. Quel acide la solution S contient-elle? Donner sa formule et son nom.
1) H2SO42- + H2O ----> HSO4- + H3O+
acide = ion oxonium H3O+
Calculer la concentration Ca de la solution commerciale. En déduire la concentration Ca de la solution S en soluté apporté. Calculer les concentrations volumiques molaires des éspèces ioniques présentes dans la solution S.
2)
concentration de la solution commerciale :
C = m / (M*V)
C = (98/100) * Rho(eau) * d / M
C = (98/100) * 1000 * 1.84 / 98.1
C = 18.4 mol.L-1
concentration Ca de la solution S en soluté apporté :
n = m/M
Or m = Rho * v
Ici v = 1mL = 1.10^-3 L
Rho = d * Rho(eau) = d * 1000g.L-1 = 1.84 * 1000 =1840 g.L-1
M = 98.1 g.mol-1
D'où n = 98/100 * 1840 * 1.10^-3 / 98.1
n = 1.84.10^-2 mol
Ca = 1.84.10^-2 mol / 1 = 1.84.10^-2 mol.L-1
concentrations volumiques molaires des éspèces ioniques présentes dans la solution S:
[HSO4-] = [H3O+] = Ca = 1.84.10^-2 mol.L-1 ?????
3) Ecrire l'équation de la réaction acido-basique qui se produit quand on mélange une solution d'acide sulfurique et une solution d'ammoniac.
H3O+ + HSO4- + NH3 
NH4+ + H2O + HSO4-
Ici les ions HSO4- sont spectateurs
On mélange un volume Vb= 20,0 mL d'ammoniaque avec un volume Va= 20,0 mL de solution S. Dresser le tableau d'évolution de la réaction acido-basique et faire un bilan de matière à l'état final.
4)Ici on nous parle d'amminiaQUE, donc je me demande si il faut prendre pour équation :
NH4+ + OH- + H3O+ + HSO4- NH3 + H2SO4 + 2H2O
ou alors si il faut conserver l'équation obtenue à la question 3 ??
Merci de m'aider. Je comprend pas également pourquoi vous faite perdre les 2 protons H+ à H2SO4 .
Est-ce faux d'écrire : H2SO4 = H+ + HSO4-
5) Calculer les concentrations volumiques molaires de toutes les éspèces chimiques présentes à l'état final.
6) Pour vérifier ces calculs, on procède à la mesure de la conductance de la solution aprèés le mélange. On en déduit la valeur de la conductivité de la solution sigma= 660 mS.m-1.
Cette valeur est-elle compatible avec les résultats de la question 5 ?
Merci d'avance bonne soirée .
l'ion HSO4- n'est pas spectateur.
Il réagit sur l'eau en libérant un H+ selon la réaction
HSO4- +H2O =H3O+ + SO42-.Cependant cette reaction n'est pas totale.
Cependant il ne faut pas compliquer
En 1ère ,on considère que H2SO4 est un diacide fort ,c'est à dire qu'il se dissocie totalement selon la réaction
H2SO4 +2 H2O =2H3O+ +SO42-,ce qui signifie
--qu'une mol de H2SO4 produit 2 mol de 2H3O+
--que dans la solution aqueuse d'acide sulfurique il n' y plus H2SO4 mais des ions H3O+ et SO42-
ta première équation est fausse c'est H2SO4 et non H2SO42-
une fois que tu as calculé C ,inutile de recommencer pour la solution S.
Il suffit de dire que S est 1000 fois moins concentrée que la solution commerciale puisqu'elle a été obtenue par une dilution au 1000ème.
donc C(S)=1,84.10-2 mol/L
ne te complique pas avec les ions HSO4-
3 et 4 sont fausses
relis les posts précédents.
Bonjour.
concernant la première question
la masse de 1L de solution d'acide sulfurique (en g/L)est
m=d*1000
masse d'acide pur dans 1L de solution
m'=d*1000*0,98
c'est aussi la concentration massique Cm
d'autre part ,Cm=C*M
donc
C=Cm/M mol/L=(g/L))/(g/mol)
C=d1,83*1000*0,98/98
C=18,3mol/L
Comme on fait une dilution au 1/1000 (ce que je n'avais pas vu..),la concentrattion de la solution préparée estC=18,4/1000=1,84.10-2mol/L ,en accord avec les résultats que tu as lus
Je bloque, moi, pour la concentration (pas seulement mais bon). Je trouve pour le soluté appoté, C'est-à-dire la solution commerciale
Par la formule C(a) = [(98/100*d*Rho(eau)* v) / M(H2SO4)]/ v
où d=1.84 ; Rho(eau) = 1kg/L ; v=1mL= 1*10-3 L et M(H2SO4)= 98g/mol.
Je trouve C(a) = 0.018 mol/L
Mais la solution S est une dilution donc [où Cf est la concentration de la solution S]
Cf = (Cm*Vf) /Vf par la relation de dilution Cm*Vm = Cf*Vf et où Cm = C(a); Vm= v et Vf = V
Soit Cf = 1.8*10-5 mol/L
Puis Pour les espéces ionique l'équation montre que [SO42-]* 2= [H3O+] = Cf
Pourriez vous me dire où je me suis trompée. Merci. Et Bonnes fêtes
je pense que dans ton calcul tu as utilisé 1kg/L au lieu de 1000g/L.
La masse molaire étant exprimée en g/mol il faut que 
soit en g/L pour trouver C en mol/L
Ha ui en effet j'ai mis en Kg/L.
Merci bcp !
J'ai un autre souci. POur la question 4 les ions SO42- sont spectateurs. Si ont les laisse dans l'équation ça nous donne : SO42- + 2H3O+ + 2NH3 --> SO42-+ 2H2O + 2NH4+
Si on les enléve les coefficients "2" disparaissent: H3O+ + NH3 --> H2O + NH4+.
Comment on trouve la quantité de matiére de n de SO42- ? On divise celle de H3O+ par deux ?
les ions SO42- proviennent de la dissociation de l'acide sulfurique ,donc n(SO42-)=n(H2SO4)=n(H3O+)/2
Ok. Je m'en doutais. Mais je peine un peu avec cet exercice depuis 2 jours (et encore).
Merci beaucoup.
NH3 + H3O+ = NH4+ +H2O
à une date t on a
n(NH3)=4.10-4-x d'où x(max)=4.10-4mol
n(H3O+)=7,4.10-4-x d'où x(max)=7,4.10-4mol
on conserve la plus petite valeur des deux x(max) ,soit 4.10-4mol
Lors de mes calculs de quantités de matiére au début de la réaction moi je trouve:
n(H3O+)= n(SO42-)= C * V = 1.84.10-2 * 20.10-3= 3.6.10-4.
n(NH3)=4.10-4
a la fin mon plus petit xmax est donc 36.10-5
Je trouve donc au final :
n(NH3)=4.10-4-xmax= 3.2.10-5
n(SO42-)= 36.10-5 / 2 = 18.10-5
Est-ce normal ?
Mais au début de ma réaction les valeurs stoechiométriques ne comptent pas.
Puisque au départ j'incorpore dans ma solution autant d'ions SO42- que d'ions H3O+.
J'ai compris que n(H3O+) = 2 * n(SO42-) mais c'est pour calculer lors de mon état final ?
Je ne comprends pas dsl ...
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