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Constantes d'équilibres et pH de solutions
Bonjour à tous!
Alors voilà j'ai un exercice que j'ai vraiment du mal à résoudre. Pouvez vous m'aider. Voici l'énoncer:
Données:
pKA(C2H5CO2H / C2H5CO2) = 4.9
pKA (NH4+ / NH3) = 9.2
Conductivité de la portion de solution d'acide nitrique considérée ici: 
= 0.42 S/m
Conductivité de molaires ioniques en S.m2/mol: 
H3O+ = 35.10^-3 et NO3- = 7.14.10^-3
Cinq bêcher contiennent chacun une solution aqueuse d'une des espèces chimiques citées ci-après. Les solutions ont toutes le même volume V= 100 mL et la même concentration molaire C = 1.10^-2 mol/L
Numéro du bécher Espèce Chimique
1 Acide propanoïque C2H5CO2H
2 Acide nitrique HNO3
3 Propanoate de sodium C2H5CO2Na
4 ammoniac
5 Éthanolate de sodium C2H5ONa
Voici les questions et mes pistes de réflexions:
1)Classer les quatre premières solutions par ordre de pH, en justifiant le classement. La valeur du pH de chaque solution n'est pas demandée.
Je n'arrive pas à répondre à cette question... Comment je fais pour connaitre le pH de la solution d'acide nitrique et d'ammoniac.
2) La dissolution de l'éthanolate de sodium conduit d'abord à la formation des ions Na+ et C2H5O- puis à la réaction de l'ion C2H5O- avec l'eau qui conduit à la formation de l'éthanol C2H5OH.
Écrire l'équation de cette réaction sachant qu'il s'agit d'une réaction acido-basique. Quels ions sont finalement présents en solution?
Alors j'ai trouvé comme équation: C2H5O- + H20 = C2H5OH + H3O+
Les ions présents en solutions sont les ions oxonium H3O+
3) La transformation chimique étant pratiquement totale, comparer le pH de la solution 5 à celui des quatre autres solutions étudiées.
Je n'arrive pas à répondre à cette questions car je n'ai pas répondu à la 1).
4) On mélange les béchers 1 et 4.
Écrire l'équation de la réaction ayant lieu lors du mélange. Donner l'expression de la constante d'équilibre K associée à l'équation de cette réaction et montrer qu'elle a pour valeur 2.10^4
Alors j'ai trouvé comme équation: C2H5CO2H + NH3 = C2H5CO2- + NH4+
K= [C2H5CO2-].[NH4+] / [C2H5CO2H].[NH3]
Mais je n'arrive pas à montrer qu'elle est égale à 2.10^4
5) Quelles sont les quantités de matières d'acide propanoïque et d'ammoniac introduites dans le mélange.
[C2H5CO2H] = [NH3]
La concentration molaire des solutions aqueuses d'ammoniac et d'acide nitriques vaut 1.10^-2 mol/L
Donc [C2H5CO2H]= [NH3]= 1.10^-2 mol/L
D'où n( C2H5CO2H)= n(NH3) = C.V = 1.10^-2
100.10^-3 = 1.10^-3 mol
6) Déterminer l'avancement maximal et l'avancement final de la réaction.
Calculer le taux d'avancement final. Quelle conclusion peut-on tirer de la valeur trouvée.
J'ai du mal à répondre à cette question...
L'avancement maximal est égal à l'avancement final...
7) Calculer le quotient de réaction associé à l'équation écrite en 3 pour un système tel que:
[C2H5CO2H] = [NH3] = 1.10^-3 mol/L
[C2H5CO2-] = [NH4+] = 5.10^-2 mol/L
Ce système est-il en état d'équilibre?
K= (1.10^-3)(1.10^-3) / (5.10^-2) (5.10^-2)
= 1.10^-6 / 2.5.10^-3
= 4.10^- 4
Le système est en état d'équilibre car K n'est pas supérieur à 10^4
8) La solution du bécher 2 à un pH = 2. On mélange le contenu des béchers 2 et 5. Le volume du mélange est égal à la somme des volumes des deux solutions. La solution obtenue a un pH = 7
Une réaction chimique a lieu. Écrire son équation.
J'ai trouvé comme équation: HNO3 + C2H5ONa = NO3- + C2H5OHNa
9) Quelle est la quantité de matière d'ions H3O+ apportée au mélange par la solution d'acide nitrique? Quelle est la quantité de matière d'ions H3O+ dans le mélange.
Je n'arrive pas à répondre à cette question. Il n'y a pas d'ion H3O+ dans l'équation de la réaction.
10) Quelle conclusion peut-on tirer de la comparaison des deux valeurs précédentes?
Voilà. Pouvez vous me dire si mes réflexions sont justes et m'aider pour les questions que je ne comprends pas. Merci d'avance.
1)
Tu as comme espèces:
HNO3, (NH4+/NH3), (C2H5COOH/C2H5COO-) et C2H5ONa
On te donne le pKa de 2 espèces, ce qui indique qu'elles sont faibles.
Le mieux, c'est d'écrire leur équation de réaction avec l'eau:
HNO3 + H2O ------> NO3- + H3O+
NH4+ + H2O <--- ------> NH3 + H3O+
C2H5COOH + H2O <--- ------> C2H5COO- + H3O+
C2H5ONa + H2O ------> C2H5O- + Na+ + H2O ------> C2H5OH + Na+ + OH-
=> Les trois premières espèces sont donc acides et C2H5ONa est une espèce basique.
Parmi les acides, HNO3 est le seul à ne pas avoir de pKa ce qui confirme qu'il est fort.
Pour savoir qui de NH3 ou de C2H5COOH est le plus fort, il suffit de regarde le pKa, étant donné qu'on est à concentration égale, sachant que plus le pKa, plus l'acide est faible.
Donc si on classe toutes nos espèces par ordre d'acidité décroissant:
HNO3 > C2H5COOH > NH3 > C2H5ONa
2)
Revois ton équation.. ^^
3)
D'après cette équation que l'on a écris:
C2H5ONa + H2O ------> C2H5OH + Na+ + OH-
=> C2H5ONa
On nous que la transformation est quasi total => C2H5ONa est une base forte.
Or, le pH d'une base forte c'est: pH = -log( Cb )
Où est la concentration de l'espèce en question...
Ok pour la question 1) mais pour les autres je ne comprends pas. Ma réponse à la question 2) est juste ou pas?
Et pour la question 3) on a pas la concentration de la base. Comment tu fais pour savoir que la base est forte?
Pour la question 2, ton équation n'est pas bonne, compte le nombre de charges que tu as à droite et le nombre de charges que tu as à gauche, de même pour les atomes..
On te dit que la transformation chimique de C2H5ONa est quasiment totale. On considère qu'elle est totale.
Or la réaction c'est:
C2H5ONa + H2O ------> C2H5OH + Na+ + OH-
Cette équation nous indique que pour 1 mole de C2H5ONa, tu formes 1 mole de C2H5OH, 1 mole de Na+ et 1 mole OH-.
=> n(C2H5ONa) = n(OH-)
=> [C2H5ONa] = [OH-] = C = 1,0.10-2 mol.L-1
On te dis que la réaction de C2H5ONa est totale, donc, ce n'est pas un équilibre (pas de double flèche), c'est une flèche simple:
C2H5ONa + H2O ------> C2H5OH + Na+ + OH-
La réaction inverse n'est pas possible. Donc si c'est totale, c'est fort. Si c'est partiel, c'est faible et en plus on te donne une constante pour l'équilibre, car toute réaction faible est un équilibre, et à chaque équilibre existe une constante K ou son pk (ici on te donne le pKa des acide: pKa = -log(Ka)).
ok. et quand on nous donne le pKa ça signifie que l'acide est fort?
Est ce que tu peux m'aider pour la question 3) stp.
pardon : salut .
2)C2H5ONa ---- eau ------> C2H5O- + Na+
puis :
C2H5O- + H2O ------> C2H5OH + OH-
les ions présents finalement en solution sont :Na+ et OH-
(les ions sodium n'apparaissent pas ds l'éq. ce sont des ions indifférents) .
3)il s'agit d'une base forte.c'est pour cette raison que :
pH (de la solution 5) < pH(des autres solutions)
3)
C2H5CO2H + NH3 = C2H5CO2- + NH4+
2.104
5)n(C2H5CO2H)=n(NH3)= C.V =1.10^-2100.10^-3=1.10^-3 mol correct.
6)) Déterminons l'avancement maximal et l'avancement final de la réaction.
puis Calculons le taux d'avancement final. puis tirons notre conclusion .
C2H5CO2H + NH3 = C2H5CO2- + NH4+
10-3 10-3 0 0
10-3-xf 10-3-xf xf xf
or :
=>
=>10-3 mol
or les réactifs sont utulisés en proportions stochiométriques : xmax =10-3 mol.
donc le taux d'avancement final:
.d'ou la réaction est totale
Pour la 3), comment je fais pour savoir que la base est forte?
Pour la 6) pourquoi n(C2H5CO2H)= 10^-3 mol? et à partir de
or :
au n° 2 on dit que C2H5O-réagit avec l'eau en donnant (entre autre) C2H5OH.
C2H5O-a capté un H+ pour donner C2H5OH
C2H5O- est donc une base
d'autre part on ajoute que la réaction de C2H5O-avec l'eau est totale .C2H5O-est donc une base forte.Son pH doit être supérieur à celui de toutes les espèces précédentes.(Dans sa réponse 3,"122155" a tapé par erreur < a la place de > )
Une base forte a obligatoirement un pH supérieur a une base faible de même concentration.
(Une base forte peut avoir un pH plus faible qu'une solution de base faible si la concentration de la base forte est nettement plus faible que celle de la base faible)
je n'ai pas encore lu la suite
n(C2H5COOH)=1.10-2 . 0,1 =1.10-3mol
tu l'as toi même calculé ....(100mL à 0,01mol/L soit 0,1L à 1.10-2mol/L)
pour prouver que xf=xmax= 1.10-3mol,"122155" a détaillé tout le calcul.
Xmax est la plus petite quantité de matière qui annule l'un des réactifs
dans ce cas les deux réactifs réagissent mol a mol et ils ont initialement la même qté de matière(1.10-3mol) .Xmax est une valeur commune au 2 réactifs
salut:
" salut Coriolan "c'est vraie .Je voulais dire que:
pH (de la solution 5) > pH(des autres solutions).
7) Calculons le quotient de réaction associé à l'équation écrite en 3 pour un système tel que:
Ce système est-il en état d'équilibre?
éq. de la réaction:
quotient de réaction
on a:k=2.104 Qr=0,25.104
=> Qr< k => l'équilibre se déplace ds le sens d'augmantaion de Qr. càd ds le sens (1) .
par conséquence il n'est pas en équilibre.
HNO3se dissocie totalement dans l'eau car c'est un acide fort
HNO3+H2O = H3O++ NO3-
l'éthanolate de sodium se dissocie en C2H5O- et Na +
la réaction avec l'acide nitrique s'écrit
H3O++C2H5O-=C2H5OH +H2O
la qté de matière de H3O+ apportée vaut
n(H3O+)=0,01.0,1=0,001mol
après réaction ,le pH vaut 7 ,donc [H3O+]=1.10-7mol par litre
Le volume de la solution est 0,2L
n(H3O+)=C.V=1.10-7.0,2=2.10-8mol
les ions H3o+introduits ont été totalement consommés
Ok. Mais comment on sait que les ions H3O+ ont été totalement consommés?
Pour la 10), je remarque que la quantité H30+ est moins importante quand le PH est élevé mais je n'arrive pas à conclure. .
salut coriolan
j'ai un petit complément (à angedesiles)pour qu'il comprenne mieux .
si on utilise un tableau d'avancement de la transformation précédente:
no (H3O+) =cv=0,01mol/L.0,1L=0,001mol=10-3 mol
no (C2H5O-)=cv=0,01mol/L.0,1L=0,001mol=10-3 mol
=>les réactifs sont utilisés en proportions stochéométriques.=> xmax=10-3 mol
soit x l'avancement de la réaction.
H3O+ + C2H5O- -----> C2H5OH +H2O
10-3 10-3 0 0 état initial
10-3-x 10-3 -x x x état final
le pH final du mélange étant égal à 7.
=>
avec VS=200mL=0,2L
=> 10-3-x = Vs.10-7
=> x=10-3-Vs.10-7=10-3-0,2.10-710-3 mol
le tau d'avancement final :
donc la réaction est totale.
ok 
Mais je n'ais pas trop bien compris la leçon sur "la constante d'acidité" c'est pour cela que je peine beaucoup sur cet exercice.
Exemple: pour la 1), "TheMoustic" a dit:
Parmi les acides, HNO3 est le seul à ne pas avoir de pKa ce qui confirme qu'il est fort.
Cela signifie qu'un acide fort n'a pas de pKa?
pourtant ce n'est pas stipuler dans mon cours.
pouvez vous me faire un "topo" sur cette leçon parce que je suis perdu svp
salut :
oui il a raison ,on ne parle pas de kA ni de PKA pour les acides fort.Le KA d'un acide fort tend vers l'infini.
par exemple :
HCl +H2O ----> H3O+ +Cl-
la réaction est totale
HCl + H2O ----> H3O+ +Cl-
no excès 0 0
no-no=0 excès no no
=> KA indifini --> l'infini.
donc on ne parle de kA ni de PKA que pour les acides
faibles.
10)les réactifs sont utilisés en proportions stochéométriques.=> xmax=10-3 mol
xf=10-3 mol
=>
=1
la réaction est totale.
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