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Réaction acide/base
Bonsoir,
J'ai besoin d'aide pour cet exercice :
Le borate de sodium est un sel de formule NaH2BO3 qui se dissout totalement dans l'eau en produisant les ions borate de formule H2BO3-. L'acide conjugué de l'ion borate est l'acide borique. On mesure le pH d'une solution S de borate de sodium et on trouve 10,6. Lorsqu'on dilue 100 fois cette solution, la mesure du pH de la solution fille S' obtenue donne 9,6.
1) Montrer alors que l'ion borate est une base faible.
2) le PkA du couple acide/Base dont l'ion borate fait partie vaut 9,18. Déterminer la concentration molaire C de la solution S.
3) Une solution S1 d'acide borique de concentration C1=0,01 mol/L a un pH=6,1. À un litre de cette solution, on ajoute 0,2 g de cristaux d'hydroxyde de sodium ; on obtient finalement une solution S2.
a) Écrire l'équation bilan de la réaction qui se produit sachant qu'elle quantitative.
b) Montrer que S2 est une solution tampon.
1)Pour montrer qu'elle est une base faible, j'aimerais déterminer les concentrations des ions hydroxyde dans S' dans la solution (à partir du pH) et celle attendue après dilution.
Ainsi dans S, C1=3,98*10^(-4) mol/L .
Après dilution (100 fois), la concentration des ions hydroxyde attendus est C1/100=3,98*10^(-6) mol/L.
Or dans la solution fille à partir du pH on trouve que la concentration des ions hydroxyde est C2=3,98*10^(-5) mol/L ...
J'aurais dû avoir C2<C1 pour montrer qu'il y'a eu une ionisation partielle mais je ne parviens pas...
Auriez-vous une piste?
Bonsoir
Tu as bien remarqué que diviser c par 100 divise le taux de réaction de la base sur l'eau seulement par 10. Cela revient à dire que la dilution d'un facteur 100 conduit à multiplier par 10 le taux de réaction de la base sur l'eau. S'il est possible de multiplier par 10 le taux de réaction de la base sur l'eau par 10 sans dépasser la valeur 1 (100%)c'est que le taux de réaction dans le premier cas est inférieur à 10%. Il s'agit bien d'une base faible.
ok d'accord.
2) Pour cette question, la concentration recherchée n'est-elle pas celle des ions hydroxyde dans la solution S (?)
Écris l'équation de la réaction de la base faible sur l'eau et remplis un tableau d'avancement. Le pH va te fournir la concentration en acide borique. La différence entre le pH et le pKa va te fournir le rapport et la concentration apportée c que l'on veut calculer vérifie la relation :
L'équation de la réaction de la base sur l'eau est
H2BO3- + H2O → H3BO3 + HO- .
La concentration en acide borique est Cborique=10-pH=2,51*10-11 mol/L.
Et puisque pH=pKa + log([B]/[A]) où B représente l'ion borate et A l'acide conjugué.
<=> log([B]/[A])=10,6-9,18=1,42
<=> [B]/[A]=26,30.
on déduit [B]=26,30*2,51*10^(-11) =6,6*10^(-10) mol/L.
Ainsi c=6,6*10^(-10) + 2,51*10^(-11) =6,85*10^(-10) mol/L
Je crois que tu t'es un peu embrouillé dans les calculs. Tu aurais pu t'en apercevoir à partir de la notion de domaine de prédominance. Puisque pH>(pKa+1), on peut affirmer sans calcul que la base conjuguée est l'espèce prédominante :
.
Ce n'est pas du tout ce que tu obtiens.
Tu as effectivement :
À l'équilibre :
Comme prévu : l'espèce prépondérante est bien la base conjuguée. Concentration c de la solution :
D'accord 
.
Pour la question 3.a) l'équation bilan de la réaction est :
H3BO3+OH-→H2BO3- + H2O.
b) Une solution tampon est peu sensible aux additions modérées d'acide et de base; son pH est égal à son pKa.
Pour la solution S1; on a d'après l'équation-bilan :
nNaOH=[H2BO3-]*V avec V=1 L
La concentration d'ion borate libéré aucours de cette addition est [H2BO3-]=m/M
avec m=0,2 g et M=40 g/mol
[H2BO3-]=5*10^(-3) mol/L.
En calculant le pkA je :
pKa= ... je trouvant un écart considérable entre le pH et pKa..
3a) : d'accord
3b) :Remplis un tableau d'avancement en considérant la réaction comme quasi totale. Tu vas pouvoir montrer :
Ce qui correspond bien à une solution tampon.
Une solution tampon est peu sensible aux additions modérées d'acide et de base;
Ta phrase est exacte mais incomplète. Une solution tampon doit avoir deux propriétés :
1° : celle que tu viens d'énoncer ;
2° : avoir un pH très peu sensible à la dilution.
Si tu oublies la seconde propriété, tu pourrais classer parmi les solutions tampons les solution moyennement concentrées d'acide fort ou de base forte. Si tu veux t'en convaincre : essaie de calculer la variation de pH produite par l'ajout de 1mL de solution de soude à 0,01mol/L à 10mL d'acide chlorhydrique à 0,01mol/L. Compare cette variation à celle que tu obtiendrais en ajoutant cette même quantité de soude à 10mL d'eau.
Salut,
Voici ce que j'ai essayé :
Soit x l'avancement de la réaction,
Soit n(A) la quantité de l'acide en mol, n(B) la quantité de la base (Na+ + OH-) en mol; n(a) la quantité de l'ion borate en mol et n(b) celle de l'eau en mol.
À t=0,
n(A)=0,01; n(B)=0,05; n(a)=0; n(b)=0
À un instant,
n(A)=0,01-x; n(B)=0,005-x ; n(a)=x ; n(b)=x.
À la fin de la réaction :
n(A)=0,01-Xmax; n(B)=0,005-Xmax ; n(a)=Xmax ; n(b)=Xmax.
En considérant la réaction quasi totale, toute la base (NaOH) s'ionise puisqu'elle est forte. En fin de réaction :
<=> n(B)=0 => Xmax=0,005
=> n(A)=0,01-0,005=0,005 mol.
=> n(a)=Xmax=0,005 mol.
Ces résultats conduisent aux mêmes concentrations => pH=pKa
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