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chimie : mélange d acides et de bases.

Posté par
lyonnais 13-12-04 à 16:26

Bonjour. Voila, une copine à un exo de Chimie à faire pour demain. N'y arrivant pas, elle m'a demandé de l'aider. Le problème, c'est que je n'y arrive pas non plus !!
Alors je sais qu'on est sur un forum de math, mais pourriez vous m'aider ?

" Dans de l'eau pure, on dissout 3.8 g d'acide nitrique HNO3 ; on ajuste le volume final à 2 L en complétant avec de l'eau.
1) écrire l'équation de la réaction qui se produit lors de la dissolution. ( ça j'ai réussi )
2) On mélange 10 mL de cette solution d'acide nitrique avec 5 mL d'une solution d'acide chlorydrique de concentration 2.10-2 mol.L-1 et 25 mL d'une solution d'hydroxyde de sodium à 2.10-2 mol.L-1.
quelle réaction se produit-il lorsque l'on réalise le mélange ?
3) Calculer la quantité initiale d'ions oxonium introduits dans le mélange.
4) Calculer la quantité initiale d'ions hydroxyde introduits dans le mélange.
5) comparer les résultats obtenus et en déduire le caractère acide ou basique du mélange final.
6) calculer les concentrations des différents ions présent en fin de réaction. "

Merci d'avance à ceux qui m'aideront ( je suis assez bon en chimie d'habitude, mais là, j'avoue que cet exo me dépasse ).

Posté par
lyonnaisre : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 17:11

s'il vous plait, aidez moi, c'est vraiment important.

( j'aime pas ne pas trouver une solution à un exo, même en y passant des heures )

Posté par
lyonnaisre : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 18:10

LNb, dolphie, JP.
Aidez moi, SVP.

Merci

Posté par
lyonnaisre : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 18:46

S'il vous plait, c'est pour demain.
Je comprend pas à partir de la question 2), aidez moi.
Ca fait maintenant 3 heures que je suis dessus, et toujours pas le moyen de trouver.

J'ai vraiment envie que qqun m'aide, car la fille qui ma justement demandé de l'aidé est en difficulté à l'école. Elle essaie de s'accrocher, mais si c'est pour ce prendre des carton à chaque devoir...

Enfin, merci de votre compréhension.

Posté par
Belge-FDLEre : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 18:59

Salut Lyonnais,
je ne te promets rien, sinon que je vais essayer de t'aider (ca va être dur vu que je commence à saturer niveau chimie : je viens de sortir d'un ds de 3 h 30 , mais j'essaie).

À +

Posté par
lyonnaisre : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 19:28

merci beaucoup Belge-FDLE, je compte sur toi (et mon amie aussi).
PS : j'espère que t'auras une bonne note à ce DS ...

Merci encore.

Posté par Missy (invité)re : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 19:36

vu vite fait comme ca, je serai tenté de penser à la formation d'un precipité entre Cl- et OH- mais rien n'est certains
avec la soude, on fait les tests de reconnaissance d'ions alors peut etre ...

Posté par
lyonnaisre : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 19:45

merci Missy de ton aide, t'es sur de toi ou pas ?
parce qu'il me faut du concret, du prouvé. J'ai pas envie qu'elle se tape une mauvaise note à cause de moi ...

Enfin, j'attend la réponse de Belge-FDLE qui, j'en suis sur est entrain de nous faire une démo magistrale ... enfin j'espère.

Merci encore de ton aide.

Posté par Missy (invité)re : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 19:48

non je suis pas sure mais ds ton bouquin de chimie, tu dois avoir les tests de reconnaissance d'ions à la fin

Posté par
Belge-FDLEre : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 20:10

Alors, voilà, ce que je trouve :

1 - Écrire l'équation de la réaction qui se produit lors de la dissolution.
Je pense que ce serait une bête réaction acido-basique et que l'on aurait donc :

2$\rm~HNO_3~(s)~+~H_2O~(l)~\to~H_3O^+~(aq)~+~NO_3^-~(aq)


2 - On mélange 10 mL de cette solution d'acide nitrique avec 5 mL d'une solution d'acide chlorydrique de concentration 2.10-2 mol.L-1 et 25 mL d'une solution d'hydroxyde de sodium à 2.10-2 mol.L-1.
Quelle réaction se produit-il lorsque l'on réalise le mélange ?
Alors, récapitulons un peu tout ce que l'on ajoute :
- Solution d'acide nitrique :  2$\rm~(H_3O^+~,~NO_3^-)
- Solution d'acide chlorhydrique :  2$\rm~(H^+~,~Cl^-)  (on est en solution donc H+ peut s'écrire H3O+)
- Solution d'hydroxyde de sodium :  2$\rm~(OH^-^+~,~Na^+)

Alors, ici en gros, c'est l'art d'embrouiller les élèves pour pas grand-chose. En fait, si mon raisonnement est juste, vu toutes les espèces ioniques, je ne vois qu'une seule réaction pouvant vraiment avoir lieu, un autre réaction acido basique :

2$\rm~H_3O^+~(aq)~+~OH^-~(aq)~\to~2~H_2O~(l)

(cette équation parait d'autant plus juste qu'à la question d'après, on te demande les quantités initiales d'ions oxonium et hydroxyde, et que la première réaction était aussi d'oxydo-réduction, ce qui me laisse penser que vous êtes actuellement en train de traiter ce chapitre)


3 - Calculer la quantité initiale d'ions oxonium introduits dans le mélange.
Alors, on a vu à la question précédente que les ions oxonium provenait de deux solutions différentes : l'art d'embrouiller les élèves devient l'art de compliquer les calculs . J'affecterais d'un indice s1, tout ce qui concerne la solution d'acide nitrique, d'un indice s2, tout ce qui concerne la solution d'acide chlorhydrique. On sait que :

2$\rm~n_{s2}~=~c.V    et    2$\rm~n_{s1}~=~\frac{m}{200.M}   (le 200 vient du fait que 10mL = 2L / 200, il y a donc 200 fois moins de quantité de matière également)

donc   2$\rm~n(H_3O^+)_0~=~\frac{m_{HNO_3^-}}{200.M_{HNO_3^-}}~+~c_{s2}.V_{s2}~~~~avec~\{{n~(mol)\\c~(mol.L^{-1})\\V~(L)\\M~(g.mol^{-1})\\m~(g)}

Avec  2$\rm~m_{HNO_3^-}~=~3,8~g,  2$\rm~M_{HNO_3^-}~=~63~g.mol^{-1},  2$\rm~c_{s2}~=~2.10^{-2}~mol.L^{-1}  et  2$\rm~V_{s2}~=~5.10^{-3}~L, on détermine :
2$\rm~n(H_3O^+)_0~=~4,0.10^{-4}~mol


4 - Calculer la quantité initiale d'ions hydroxyde introduits dans le mélange.
Il faut procéder de même sauf qu'il n'y qu'une solution à prendre en compte . On aura donc :

2$\rm~n(OH^-)_0~=~c_{s3}.V_{s3}~~~~avec~\{{n~(mol)\\c~(mol.L^{-1})\\V~(L)}

Avec  2$\rm~c_{s3}~=~2.10^{-2}~mol.L^{-1}  et  2$\rm~V_{s3}~=~2,5.10^{-2}~L, on trouve :
2$\rm~n(OH^-)_0~=~5,0.10^{-4}~mol


5 - Comparer les résultats obtenus et en déduire le caractère acide ou basique du mélange final.
Je rappelle juste que c'est la présence des ions oxonium ou des ions hydroxydes qui détermine respectivement le caractère acide, ou basique de la solution.
Ici, on voit que les quantités initiales d'ions oxonium sont moins importantes que celles d'ion hydroxyde. Ainsi, oxonium sera le réactif limitant (car les coefficients stoechiométriques devant H3O+ et OH- sont les mêmes), et sera totalement consommé en fin de réaction. Par contre il restera des ions hydroxydes.

Conclusion : Le mélange final aura donc un caractère basique.


6 - Calculer les concentrations des différents ions présent en fin de réaction.
Normalement, ici, il ne devrait pas y avoir de problème.
Tous les ions, mis à part oxonium et hydroxydes sont spectateurs. De plus le cas de l'ion hydroxyde est réglé puisqu'il aura disparu en fin de réaction, sa concentration sera donc nulle.
Pour l'ion oxonium, il suffit de faire une rapide soustraction. Un rapide tableau d'avancement nous permet de nous rendre compte que :

2$\rm~n(OH^-)_f~=~n(OH^-)_0~-~n(H_3O^+)_0  (car  2$\rm~x_max~=~n(OH^-)_0)
de plus  2$\rm~c~=~\frac{n}{V}

donc  2$\rm~[OH^-]~=~\frac{n(OH^-)_0~-~n(H_3O^+)_0}{V}~~~~avec~\{{[X]~(mol.L^{-1})\\n~(mol)\\V~(L)}

Avec  2$\rm~n(OH^-)_0~=~5,0.10^{-4}~mol,  2$\rm~n(H_3O^+)_0~=~4,0.10^{-2}~mol  et  2$\rm~V~=~4,0.10^{-2}~L, on détermine :
2$\rm~[OH^-]~=~2,5.10^{-3}~mol.L^{-1}

Par des calculs analogues, tu devrais arriver aussi à trouver que :
2$\rm~[NO_3^-]~=~7,5.10^{-3}~mol.L^{-1}
2$\rm~[Cl^-]~=~2,5.10^{-3}~mol.L^{-1}
2$\rm~[Na^+]~=~1,25.10^{-2}~mol.L^{-1}


Voili, voilou .
Dsl si j'ai été un peu long. Si tu as des questions, n'hésite pas .

À +

Posté par
lyonnaisre : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 20:13

Belge-FDLE. t'es vraiment le meilleur. Je regarde ta démo. Je te dis si j'ai tout pigé dans 20 minutes.

merci encore. (qu'es ce que je ferais sans toi ?)

Posté par
lyonnaisre : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 20:43

c'est parfait.
Juste un petit problème. Dans le 6) tu dis que c'est l'ion hydroxyde qui disparait et oxonium qui reste. C'est pas plutot l'inverse ?
Du coup sa fait tout foirer ta démo ou pas ?

Merci de me répondre.

Posté par
Belge-FDLEre : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 21:01

Re-Salut ,

Tu as tout à fait raison : à la question 6), c'est le contraire.
En fait, quand je rédigeais j'avais fais une erreur, j'avais oublié de divisé par 200 à la questions 3), et donc je me retrouvais avec une quantité d'ions oxonium beaucoup plus importante que celle des ions hydroxyde mais je me suis rendu compte par la suite de cette erreur, et j'ai tout corrigé ... sauf la question 6) apparemment .

Donc pour le début du 6), il faudrait lire :

Normalement, ici, il ne devrait pas y avoir de problème.
Tous les ions, mis à part oxonium et hydroxydes sont spectateurs. De plus le cas de l'ion oxonium est réglé puisqu'il aura disparu en fin de réaction, sa concentration sera donc nulle.
Pour l'ion hydroxyde, il suffit de faire une rapide soustraction. Un rapide tableau d'avancement nous permet de nous rendre compte que :

Voilà . Je pense que c'est tout.
Merci pour le compliment et pour le PS, bien que malheureusement, je pense que ce test de 3h30 sera une véritable hécatombe : enfin bon, j'espère m'être rattrapé ce soir .

À +

Posté par
lyonnaisre : chimie : mélange d acides et de bases. 13-12-04 à 21:24

t'inquiète, tu t'es ratrapé ce soir.
Bonne soirée et merci encore.
Mon amie sera ravie de voir que j'ai réussi son exo (si tu veux je te dirais sa note).

Bye.


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