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Calcul de pH acide fort base forte

Posté par
Brriarr
26-06-24 à 14:45

Bonjour voici un exo :

A 1,0 L de solution d'acide chlorhydrique HCl 0,5 mol.L-1, on ajoute au cours de trois expériences indépendantes :

1-a. 0,5 L de KOH 0,7 mol.L-1
1-b. 1,5 L de KOH 0,5 mol.L-1
1-c. 1,5 L de NH3 0,5 mol.L-1

Déterminer le pH des solutions mères (HCl, KOH, NH3) puis celui des solutions résultant desmélanges.

Données : pKa(NH4+ / NH3) = 9,2
On donne : log(0,5) = -0,3 log(0,2) = - 0,7 log(0,3) = -0,5 log(0,7) = - 0,15

Ce que j'ai fais
J'ai du mal avec ce chapitre donc il est possible que j'ai fais des choses fausses

On sais que KOH est une base forte, on sais aussi que NH4+ est un acide faible donc sa base est forte ; NH3 est une base forte

Calcul de pH des solutions individuelles:
pOH = -log (HO-) et pH + pOH = 14
1-a)KOH : pOH= -015 ; pH = 14 - - 0,15=14,15
1-b) KOH : pOH = -0,3 ; pH = 14 - - 0,3 = 14, 3
1-c) NH3 : pOH = -0,15 ; pH = 14 - - 0,15=14,15

Pourquoi je trouve un pH supérieur a 14, alors que l'échelle de pH ne va que de 0 à 14?

Le pH du melange :
1-a) je pose les equations :
HCl + H2O —> Cl- + H3O+
KOH + H2O —> K+ +OH- + H2O
HCl + KOH —> Cl- + K+ + H2O

Tableau d'avancement : img (le reactif limitant est KOH)

Je n'arrive pas a calculé le pH

Calcul de pH acide fort base forte

Posté par
gts2
re : Calcul de pH acide fort base forte 26-06-24 à 15:58

Bonjour,

Le conjugué d'un acide faible est une base faible (c'est un équilibre)

1a) -log(0,7)=+0,15 et pas -0,15
1b) idem -log(0,5)=+0,3
1c) NH3 est une base faible (conjugué d'un acide faible) pas forte

2)) HCl et KOH sont forts donc n'existent pas en solution, la réaction est donc H+ + HO- -> H2O qui donne immédiatement la quantité de HO- et donc le pH tout au moins pour a et b.

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 26-06-24 à 16:09

gts2 @ 26-06-2024 à 15:58



2)) HCl et KOH sont forts donc n'existent pas en solution, la réaction est donc H+ + HO- -> H2O qui donne immédiatement la quantité de HO- et donc le pH tout au moins pour a et b.


Ca veut dire que mon tableau est faux que les deux reactif vale 0
J'ai pas compris pourquoi H+ + HO- = H2O serait la reaction
La reaction de quoi ? Et aussi pourquoi y'a pas k+ et Cl-

Merci pour votre reponse

Posté par
gts2
re : Calcul de pH acide fort base forte 26-06-24 à 16:28

Votre tableau est correct à condition de mettre les bons réactifs.

Dans l'eau HCl se décompose en H+ et Cl-, KOH en HO- et K+.

Vous avez donc H+ qui réagit avec HO-, les autres espèces étant inactives.

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 26-06-24 à 20:56

Je suis vraiment désolé je n'arrive pas a bien comprendre,
Je repose les demi equation et l'equation :

- Demi equations:
HCl + H2O —> Cl- + H3O+
KOH + H2O —> K+ + OH- + H2O
- Equation de reaction :
HCl + KOH —> Cl- + K+ H2O

Est-ce que je fais une erreur ici? Pourriez vous me montrer les demi equation et l'equation exacte svp

Donc si je comprends bien, les demis équations correctes sont:
HCl —> H+ + Cl-
KOH —> K+ + OH-
L'equation est :
HCl + KOH —> Cl- + K+ H+ + OH-
Soit  HCl + KOH —> Cl- + K+ H2O

Ensuite j'ai fais un tableau d'avancement pouvez vous me montrer le tableau d'avancement correcte svp

Merci (une fois que j'aurais compris cela je pourrais faire les 2 autre seule)

Posté par
gts2
re : Calcul de pH acide fort base forte 26-06-24 à 22:32

Ce ne sont pas des demi-équations mais des équations tout court : action de H2O sur HCl ou KOH.
J'écris H+ parce que c'est plus simple...
Vos deux premières équations sont donc correctes et on a en solution H+, HO-, K+, Cl-.
Ces deux derniers ne réagissant pas, on ne s'en occupe pas.
Il reste donc H+ qui réagit avec HO- soit
H+ + HO- -> H2O
Votre tableau, du point de vue des réactifs, comme déjà dit, est correct avec les bons réactifs :
H+ à la place de HCl, HO- à la place de KOH

Par contre pour les produits, c'est incohérent avec la notion d'acide/base fort donc dissociés complétement et  donc  n(K+)=0,35 et n(Cl-)=0,5.

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 14:54

Bonjour, j'ai corrigé mon tableau, et j'ai compris votre dernier message : Puisque HCL et K. OH sont forts dans l'eau il n'existe pas Ils sont complètement dissocié en solution. Il existe donc H+, -OH, Cl-, K+
Et Cl- K+ sont trop faible pour reagir, dans la solution la seule reaction qui aura lieu apres la dissociation est H+ + OH- —> H2O

J'ai trouvé que la concentration en Ion Hydroxyde est de 0,23 mol/ L
Ensuite j'ai appliquer la formule du pOH et enfin, la formule du pH
J'ai trouvé un pH de 13,04 est ce correcte ?

Calcul de pH acide fort base forte

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 14:54

Si c'est correcte j'ai quelques questions a poser

Posté par
gts2
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 15:26

La réaction est H+ + HO- -> H2O

et pas HCl +KOH -> K+ + Cl- + H2O

Si je reprends votre premier tableau correct, cela donne :
\begin{matrix} 
 \\ H^+& HO^- & H_2O\\ 
 \\ 0,5& 0,35 &x \\ 
 \\ 0,15& 0 &x \end{matrix}

c=0,15/1,5=0,1 mol/L

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 19:07

D'accord donc c c'est la concentration en H+
Et le pH vaut donc 1 ?

Posté par
gts2
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 19:39

C'est bien cela.
Et cela donne quoi pour b et c ?

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 19:41

Pour le mélange 1-b je trouve 13,4 :
Equation de reaction
H+ + HO- -> H2O

Tableau d'avancement

HCl+         OH-—>       H2O
0,50.75x
00.25x


PH = 14-pOH
=14 -0.6
=13.4
(POH= -log (0.25)=0.6)

Est-ce correcte

Posté par
gts2
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 19:46

0,25 est une quantité de matière pas une concentration
c=0,25/2,5=0,1 mol/L

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 19:50

Oui c'est vrai j'ai fais trop vite dcp j'ai pas fais attention, je vais faire la question et 1-c et je l'envoie

En tout cas merci de votre aide cela m'est tres utile

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 20:25

J'ai ecrit l'eq de reaction : NH3 + HCl —> NH4+ + Cl-
J'ai fais un tableau d'avancement img
Je pense que le pH dependra de la concentration en NH4+ car c'est l'acide
NH4+ est un acide faible donc la formule du pH est
1/2pKa -1/2log(Ca)

PH =  1/2pKa -1/2log(Ca)
= 4,6 - 1/2 * (-0.3)
= 4,45

Est-ce correcte ?

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 20:25

Le tableau

Calcul de pH acide fort base forte

Posté par
gts2
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 21:07

Encore une fois, il n'y a pas de HCl en solution, il ne peut donc rester de HCl à la fin et la dissociation étant totale, on doit avoir à la fin autant de Cl- qu'il y avait de HCl au début.

la réaction est : H+ + NH3 -> NH4+

J'ai l'impression que vous avez interverti les quantités de HCl et NH3.

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 21:09

Oui j'ai interverti
Peut importe la valeur du reactif limitant HCl vaudra tjr 0 ?

Posté par
gts2
re : Calcul de pH acide fort base forte 27-06-24 à 21:38

Dans l'eau HCl -> H+ + Cl- est totale, donc (HCl) vaut toujours 0, ce n'est pas un problème de réactif limitant ou non.

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 28-06-24 à 14:51

D'accord merci est-ce que le resultat du 3e est correcte ?

Posté par
gts2
re : Calcul de pH acide fort base forte 28-06-24 à 16:38

Le 3 ne peut être correct puisque vous n'avez pas mis la bonne réaction et que vous avez interverti les deux espèces.

Il faut remplacer HN3 par H+, HCl par NH3, supprimer Cl- ...
Le plus simple est peut-être de réécrire le tableau pour être sûr.
Il restera à calculer le pH.

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 28-06-24 à 17:04

J'ai corrigé mon tableau img
Puis j'ai appliqué la formule PH =  1/2pKa -1/2log(Ca) et je trouve 4,95

La concentration en NH4+ est de 0,2 (=ca)
Merci

Calcul de pH acide fort base forte

Posté par
gts2
re : Calcul de pH acide fort base forte 28-06-24 à 17:49

La formule \frac 12(pK_a-\log(c)) s'applique dans quel cas ?
Est-ce le cas ici ?

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 28-06-24 à 18:45

gts2 @ 28-06-2024 à 17:49

La formule \frac 12(pK_a-\log(c)) s'applique dans quel cas ?
Est-ce le cas ici ?


Elle s'applique dans le cas d'un acide faible
NH4+ est un acide faible

Posté par
gts2
re : Calcul de pH acide fort base forte 28-06-24 à 18:59

Oui, mais ici il y a l'acide NH4+ ET la base NH3.
Vous avez donc affaire à un mélange acide-base et non un acide.
Vous devez avoir vu cela : cf. mélange tampon.

Posté par
Brriarr
re : Calcul de pH acide fort base forte 28-06-24 à 19:13

PH = Pka + log (cb/ca)
PH = 9.2 + log (0.2/0.1) = 8.9

Posté par
gts2
re : Calcul de pH acide fort base forte 28-06-24 à 19:24

Le résultat est correct avec une faute de frappe :  
pH = 9.2 + log (0.1/0.2) = 8.9



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