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Équilibre chimique calcule de pH

Posté par Profil Jessie1480 27-10-23 à 12:56

On consid`ere les trois solutions, A, B et C suivantes :
A : solution d'acide chlorhydrique de concentration CA = C = 0, 01 mol.L−1
B : solution d'acide ́ethano ̈ıque de concentration CB = C = 0, 01 mol.L−1 (pKa1 = 4, 76)
C : solution d'acide fluorhydrique de concentration CC = C = 0, 01 mol.L−1 (pKa2 = 3, 17)
1.1 Soit la solution D, obtenue en m ́elangeant un volume V0 de solution A avec un volume V0 identique de solution B.
1.1.a. Apr`es avoir ́ecrit tous les ́equilibres pr ́esents dans la solution ainsi que les constantes associ ́ees, d ́eterminer le polynˆome permettant le calcul exact du pH de la solution.
1.1.b. Pr ́eciser l'hypoth`ese ou les hypoth`eses simplificatrice(s) permettant de calculer plus simplement le pH de la solution D et effectuer le calcul. La (ou les) hypoth`ese(s) est(sont)-elle(s) v ́erifi ́ee(s) ?
1.1.c. On suppose maintenant que (CA = CB = C′ = 10−4 mol.L−1. Les hypoth`eses simplificatrices utilis ́ees `a la question pr ́ec ́edentes pour le calcul du pH de la solution D sont-elles toujours valables ? Calculer le pH dans ces conditions. La (ou les) hypoth`ese(s) utilis ́ee(s) est(sont)-elle(s) v ́erifi ́ee(s) ?
1.2. Soit la solution E, obtenue en m ́elangeant un volume V0 de solution B avec un volume V0 identique de solution C.
1.2.a. Apr`es avoir ́ecrit tous les ́equilibres pr ́esents dans la solution ainsi que les constantes associ ́ees, d ́eterminer le polynˆome permettant le calcul exact du pH de la solution.
1.2.b. Pr ́eciser l'hypoth`ese ou les hypoth`eses simplificatrice(s) permettant de calculer plus simplement le pH de la solution E et effectuer le calcul. La (ou les) hypoth`ese(s) est(sont)-elle(s) v ́erifi ́ee(s) ?
1.2.c. Etablir et tracer le diagramme de pr ́edominance des esp`eces c'est-`a-dire l' ́evolution du pour- centage des esp`eces acides/bases conjugu ́ees des deux acides faibles en fonction du pH. Montrer sur le graphique obtenu que les hypoth`eses utilis ́ees pour le calcul du pH `a la question 1.2.b. sont v ́erifi ́ees.
1.3. Soit la solution F, obtenue en m ́elangeant un volume V0 de solution A avec un volume V0 identique de solution B et un volume V0 identique de solution C.

Posté par Profil Jessie1480re : Équilibre chimique calcule de pH 27-10-23 à 12:58

Bonjour, je suis nulle en équilibre des solution chimie ca veut pas rentrer dans mon crame les notions. Vous pouvait m'aider a comprendre cett exercie

Posté par
vanoisere : Équilibre chimique calcule de pH 27-10-23 à 14:25

Bonjour
Parlons d'abord de la solution D. Je pense que tu es capable d'écrire les équations des trois réactions envisageables : l'autoprotolyse de l'eau, l'action de l'acide éthanoïque sur l'eau , l'action de u chlorure d'hydrogène HCl sur l'eau.
La première question ,ne demande pas de réfléchir mais juste d'écrire le polynôme dont "h", concentration en ions oxonium, est solution.
Méthode : écrire l'égalité traduisant l'électro neutralité de la solution mais remplacer les concentrations autre que celle en H3O+ en fonction des constantes d'équilibres et des concentrations apportées. Il faudra réfléchir à partir de la question 2.
Je te laisse commencer par cela...

Posté par Profil Jessie1480re : Équilibre chimique calcule de pH 27-10-23 à 16:37

J'ai trouvé [Cl-]+[CH3COO-]+[HO-]=[H3O+] comme equation de l'electroneutralite

Je pense que Cl- est un ion spectateur

Posté par
vanoisere : Équilibre chimique calcule de pH 27-10-23 à 18:24

C'est un bon début... Puisque HCl est un acide fort, [Cl-] s'exprime simplement en fonction de Ca ; attention à la dilution : le volume passe de Vo à 2Vo lors du mélange des deux solutions.

[HO-] s'exprime simplement en fonction de h et de Ke : équilibre d'autoprotolyse de l'eau.

C'est un peu plus compliqué pour l'ion éthanoate. Je t'explique la méthode. Les Cb/2 mole par litre d'acide éthanoïque sont présents soit sous forme de molécule d'acide soit sous forme de base conjuguée :

[CH_{3}COOH]+[CH_{3}COO^{-}]=\frac{C_{b}}{2}

\left[CH_{3}COO^{-}\right]\cdot\left(1+\frac{\left[CH_{3}COOH\right]}{\left[CH_{3}COO^{-}\right]}\right)=\frac{C_{b}}{2}

L'équilibre de cet acide dans l'eau conduit à :

K_{a1}=\frac{h.\left[CH_{3}COO^{-}\right]}{\left[CH_{3}COOH\right]}\quad d'o\grave{u}\quad\frac{\left[CH_{3}COOH\right]}{\left[CH_{3}COO^{-}\right]}=\frac{h}{K_{a1}}

Finalement :

\left[CH_{3}COO^{-}\right]=\dfrac{C_{b}}{2\left(1+\frac{h}{K_{a1}}\right)}

Tu n'as plus qu'à reporter tout cela dans ton équation traduisant l'électro neutralité et réduire au même dénominateur...

Posté par Profil Jessie1480re : Équilibre chimique calcule de pH 28-10-23 à 00:55

Jamais j'aurai trouver que le volume double ! Mercii
Du coup j'ai trouvé :

2h^2(ke/ka1- 1/ka1)+2h(ke - 1)-Ca-Cbke=0

Le trouve un polynôme du second degré mais la fraction me dérange j'ai jamais vu ca en cours.

Posté par
vanoisere : Équilibre chimique calcule de pH 28-10-23 à 16:27

Citation :
mais la fraction me dérange

De quelle fraction parles-tu ?
Sinon, en absence de simplification, le polynôme est de degré trois.

Posté par Profil Jessie1480re : Équilibre chimique calcule de pH 30-10-23 à 12:24

Je trouve pas le polynôme du troisième degré j'arrive pas
Le dénominateur de CH3COO- me derange j'arrive pas a la simplifier dans le polynôme

Posté par
vanoisere : Équilibre chimique calcule de pH 30-10-23 à 12:31

Multiplie toutes les concentrations par :
h.(1+h/Ka1)

Posté par Profil Jessie1480re : Équilibre chimique calcule de pH 30-10-23 à 13:12

Okkkk j'ai trouvé un polynôme du troisième degré cette fois ci !
Je sais pas si c'est ca :
h^3(ke-1)+h^2(ke-ka1-Ca)-hKa1Ca=0

Posté par
vanoisere : Équilibre chimique calcule de pH 30-10-23 à 22:14

Cela est nécessairement faux. Ton équation admet h=0 comme solution, ce qui est aberrant...


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