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Réactions acides forts-Bases fortes

Posté par
Samsco
25-05-20 à 19:56

Bonjour j'ai besoin de votre aide svp

Exercice:

Les parties I et II sont independantes.

\mathbf{Partie~I}(mélange) : On mélange V1=30 cm³ d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration C1=10-2 mol/L et un volume V2 de soude de concentration molaire initiale C2=1,5.10-2 mol/L . On ajoute quelques gouttes de bleu de bromothymol.

1. Calcule la valeur de V2 quand le pH est égal à 2,5.

2. Calcule la concentration des espèces chimiques présents en solution à pH=2,5.

3. Calcule le volume de soude à verser pour que la solution obtenue soit de couleur verte .

\mathbf{Partie ~II}(dosage): Dans un bécher contenant 100 ml d'acide chlorhydrique , on verse , à l'aide d'une burette , une solution d'éthanoate de sodium de concentration 0,1 mol/L .
Le tableau ci-dessous indique pour différentes valeurs du volume V en ml de la solution de base versée , les valeurs correspondantes du pH

V(mL)01,5357
pH2,22,32,42,7
7,588,58,79,39,5
2,833,43,71010,4
1010,511131517
10,81111,211,411,611,7


1. Construis le graphe pH=f(V) en précisant l'échelle.

2. Écris l'équation bilan de la réaction entre l'ion éthanolate  et l'acide chlorhydrique.

3. Calcule la concentration en mol/L de la solution d'acide chlorhydrique.

4. Complète le tableau de valeur à V=0 mL.

5. Parmi les trois indicateurs colorés suivants , cite ceux qui pourraient servir au dosage de l'acide . Indique comment le volume à l'équivalence serait repéré.
IndicateursValeur-du-pH
HelianthineRouge-3,1-Orange 4,4-Jaune
BBTJaune-6,0-Vert-7,4-Bleu
Jaune-d'alizarinejaune-10,1-violet-12,1-lilas

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 25-05-20 à 19:57

Je bloque à la premiere question du coup ,je n'ai rien fait pour le moment

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 25-05-20 à 20:32

Bonsoir,

Partie I, Question 1 :
A partir du pH, on peut obtenir la concentration en ions oxonium du mélange laquelle permet à son tour d'accéder à la valeur de V2

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 25-05-20 à 20:38

On a pH=-log[H3O+]

[H3O+]=10-pH=10-2,5=3,2.10-3 mol/L

Comment ça me permet de trouver V2

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 25-05-20 à 23:41

a) Il faut d'abord écrire l'équation de la réaction entre les deux solutions.

b) A l'aide d'un tableau d'avancement ou de toute autre méthode de ton choix utiliser cette équation pour exprimer [H3O+] à l'état final en fonction de C1, C2, V1, V2

c) On obtient la valeur de V2 à partir de la relation obtenue au b)

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 26-05-20 à 18:38

a) H3O+ + OH- 2H2O

b) [H3O+]=(C1.V1)/(V1+V2)

Je voudrais savoir si je suis sur la bonne voie avant de continuer

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 26-05-20 à 20:18

a) C'est bon

b) Non.
Ton résultat (non justifié) serait exact si aucune réaction ne se produisait.

Il faut tenir compte de cette réaction pour pour exprimer [H3O+] à l'état final en fonction de C1, C2, V1, V2

Je suggère une nouvelle fois d'utiliser un tableau d'avancement.

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 27-05-20 à 00:13

On ne vois pas en classe les tableaux d'avancement dans mon pays du coup je ne connais pas

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 27-05-20 à 00:36

Alors, utilise la méthode que tu as apprise te permettant d'exprimer la quantité de matière, puis la concentration en ions   [H3O+] une fois la réaction terminée.

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 27-05-20 à 15:12

odbugt1 @ 27-05-2020 à 00:36

Alors, utilise la méthode que tu as apprise te permettant d'exprimer la quantité de matière, puis la concentration en ions   [H3O+] une fois la réaction terminée.


La méthode qu'on utilise en général pour trouver les quantités de matière , c'est le bilan molaire.

* Équations de dissolutions

HCl + H2O H3O+ + Cl-

NaOH Na+ + OH-

Équation de la réaction entre HCl et NaOH

H3O+ + OH- 2H2O

D'après le bilan molaire :

n_{(H_3O+)}=n_{OH-} \iff [H_3O+]=[OH-]

Or [OH-]=\dfrac{C_2.V_2}{V_1+V_2}
 \\ 
 \\ donc~~[H_3O+]=\dfrac{C_2.V_2}{V_1+V_2}

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 27-05-20 à 16:55

Non.
Tu raisonnes comme si les quantités de matière initiales (avant réaction) en ions H3O+ d'une part et HO- d'autre part étaient égales.
Mais l'énoncé montre que :
ninitial ( H3O+) = C1 * V1
ninitial ( HO-) = C2 * V2
Ces deux quantités ne sont pas égales !

Comparaison :
Un sac contient (par exemple) 50 boules blanches.
Un autre sac contient (par exemple) 30 boules noires.
Tu mélanges les contenus des deux sacs dans une assiette.
Chaque boule blanche "réagit" avec une boule noire.
Tu retires de l'assiette les boules ayant réagi.
Que reste t'il ( en boules blanches et noires) lorsque ce processus est terminé ?

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 27-05-20 à 17:54

Il reste 50-30 =20 boules blanches
et 0 boules noires

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 27-05-20 à 18:32

Oui, c'est bien ça !

Remplace maintenant les 50 boules blanches par C1*V1 mol d'ions H3O+ et les 30 boules noires par C2*V2 mol d'ions OH- et exprime [H3O+] en fonction de C1, C2, V1, V2

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 27-05-20 à 19:20

odbugt1 @ 27-05-2020 à 18:32

Oui, c'est bien ça !

Remplace maintenant les 50 boules blanches par C1*V1 mol d'ions H3O+ et les 30 boules noires par C2*V2 mol d'ions OH- et exprime [H3O+] en fonction de C1, C2, V1, V2


n(H3O+)=C1.V1-C2.V2

[H3O+]=(C1.V1-C2.V2)/(V1+V2)

C1.V1-C2.V2=[H3O+](V1+V2)

-C2.V2-[H3O+]×V2=[H3O+]×V1-C1.V1

V2(C2+[H3O+])=C1.V1-[H3O+]×V1

V2=(C1.V1-[H3O+]×V1)/(C2+[H3O+])

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 27-05-20 à 23:28

Oui, c'est exact.
Si,  pour alléger les notations, on pose on pose [H3O+] = C

V_2= \dfrac{C_1-C}{C_2+C}\times V_1

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 27-05-20 à 23:53

V_2=\dfrac{0,03×(10^{-2}-10^{-2})}{1,5.10^{-2}+10^{-2,5}}=11,3~mL
 \\

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 27-05-20 à 23:57

Pour la deuxième question , les ions Cl- et Na+ ont étés tous consommés donc leurs concentrations sont nulles

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 28-05-20 à 00:13

Mais non !
La réaction  H3O+  +  OH-      2H2O consomme des ions H3O+ et des ions HO- mais ne consomme rien d'autre !

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 28-05-20 à 00:57

Les concentrations des ions Cl- et N'a+ sont alors:

\left[Cl^-\right]=\dfrac{C_1.V_1}{V_1+V_2}=\dfrac{10^{-2}×0,03}{0,0413}=7,26.10^{-3}~mol/L
 \\ 
 \\ \left[Na^+\right]=\dfrac{C_2.V_2}{V_1+V_2}=\dfrac{1,5.10^{-2}×0,0113}{0,0413}=4,1.10^{-3}~mol/L
 \\ 
 \\ \left[H_3O^+\right]=\left[OH^-\right]=10^{-2,5}=3,16.10^{-3}~mol/L

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 28-05-20 à 08:38

D'accord avec toi en ce qui concerne [H3O+],   [Na+]   et   [Cl-]
Retourne voir le cas des boules noires pour corriger le résultat de [HO-]

A titre de vérification penser qu'à tout instant la solution doit être électriquement neutre donc que :
[H3O+]  +  [Na+]  =    [Cl-]  +  [HO-]

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 28-05-20 à 14:00

D'accord

[OH-]=0 mol/L

Pour la troisième question , je sais que la valeur du pH est comprise entre 6,0 et 7,4 quand le BBT prend une couleur verte.

Mais comment ça m'aide à trouver le volume cherché

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 28-05-20 à 14:34

Il est vrai que l'indication concernant la couleur verte est assez vague.
Je suggère de considérer que cette couleur verte soit associée ici à la neutralité (pH=7)

Cela revient à reformuler la question ainsi :

"  Calcule le volume de soude à verser pour neutraliser la solution obtenue "

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 29-05-20 à 14:15

À l'équivalence , la quantité initiale d'acide est égale à la quantité versé de base forte.

n_{H_3O^+}=n_{OH^-}
 \\ 
 \\ C_1.V_1=C_2.V_2
 \\ 
 \\ V_2=\dfrac{C_1.V_1}{C_2}=\dfrac{10^{-2}×0,03}{1,5.10^{-2}}=20~mL
 \\

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 01-06-20 à 10:11

Alors c'est bon?

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 01-06-20 à 10:56

Désolé, ton  post du 29-05-20 à 14:15 m'avait échappé.
OK pour V2 = 20mL

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 01-06-20 à 19:37

D'accord

Partie 2:

1-

Échelle :

1 cm 1 unité de pH
1 cm 1 mL

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 01-06-20 à 19:38

La courbe

Réactions acides forts-Bases fortes

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 01-06-20 à 23:58

Le graphe pH=f(V) semble conforme aux données de l'énoncé.

Remarque
Ton énoncé dit :
" ....  on verse , à l'aide d'une burette , une solution d'éthanoate de sodium de concentration 0,1 mol/L . "
Mais un peu plus loin (question 2) on lit :
" Écris l'équation bilan de la réaction entre l'ion éthanolate  et l'acide chlorhydrique. "

"éthanoate ou éthano l ate ?"
Les deux existent et il importe de savoir lequel doit être pris en compte.
L'ion éthanoate CH3CO2- est une base faible (base conjuguée de l'acide éthanoïque)
L'ion éthanolate C2H5O- est une base forte (base conjuguée de l'éthanol)

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 02-06-20 à 00:20

C'est l'ion éthanolate

Equation bilan de la réaction entre l'ion ethanolate et HCl

H3O+ + OH- 2H2O

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 02-06-20 à 00:37

Cela mérite une justification.
On demande l'équation bilan entre l'ion éthanolate et l'acide chlorhydrique et pourtant tu proposes comme réponse l'équation bilan entre les ions oxonium et les ions hydroxydes.

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 02-06-20 à 13:52

Est ce que l'équation de dissolution de l'ethanolate de sodium est la suivante ?

C_2H_5ONa \to C_2H_5O^-~+~Na^+

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 02-06-20 à 15:34

Oui.

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 02-06-20 à 20:45

L'équation bilan de la réaction entre l'ion éthanolate et l'acide sulfurique est:

(Na^+~+~C_2H_5O^-)~+~(H_3O^+~+~ Cl^-) \to H_2O + (Na^~+ ~Cl^{-} )

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 02-06-20 à 21:31

Non.
En fait, la question est mal posée.
Je la reformulerai ainsi :
Écrire l'équation bilan de la réaction entre la solution d'éthanolate  de sodium et l'acide chlorhydrique.

L'ion éthanolate est une base forte qui, en solution aqueuse, réagit totalement avec l'eau suivant la réaction :
C2H5O- + H2O →  C2H5OH + HO-
Il en résulte que la solution d'éthanolate de sodium contient les espèces Na+, C2H5OH, HO-, H2O et ne contient plus d'ions éthanolate.

Au cours du dosage les ions HO- de la solution d'éthanolate de sodium réagissent avec les ions H3O+ de la solution d'acide chlorhydrique suivant l'équation :
H3O+  +  HO-  →  2H2O
C'est bien ce que tu avais écrit (sans aucune justification) dans ton post du 02-06-20 à 00:20

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 03-06-20 à 17:08

Oui parce l'énoncé ne demande pas de justification.

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 03-06-20 à 17:43

Alors, il te faut peut être (voir avec ton professeur) " zapper" la réaction des ions éthanolates sur l'eau et écrire l'équation demandée sous la forme :
C2H5O- + H3O+  →  C2H5OH +  H2O

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 03-06-20 à 19:13


C2H5O- + H3O+  →  C2H5OH +  H2O

Et comment cette équation est équivalente à l'équation :

H3O+ + OH- H2O

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 03-06-20 à 19:40

L'explication est dans mon post du 02-06-20 à 21:31
En réalité la solution d'éthanolate de sodium a réagi avec le solvant (l'eau) avant qu'on introduise les ions H3O+ de la solution d'acide chlorhydrique.

a) Mise en solution des ions éthanolate :
C2H5O- +  H2O  →  C2H5OH + HO-   
b) Réaction des ions HO- sur les ion H3O+  
HO- + H3O+  →  2H2O

Si on "additionne" les deux réactions :
C2H5O- +  H2O  →  C2H5OH + HO-   
HO- + H3O+  →  2H2O
---------------------------------------------------
C2H5O-   +  H3O+    →  C2H5OH +  H2O

Ce dernier bilan "masque" le rôle du solvant et donne l'impression que ce sont les ions éthanolate qui réagissent avec les ions H3O+ alors qu'en réalité ce rôle est tenu par les ions HO-

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 04-06-20 à 19:38

D'accord merci

Pour la question suivante :

Je dois calculer la concentration de la solution d'acide chlorhydrique avant le dosage non?

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 04-06-20 à 23:33

Tu n'as aucun moyen de calculer la concentration de la solution d'acide chlorhydrique avant de commencer le dosage car tu ne connais d'elle que son volume.
Les résultats obtenus au cours du dosage permettent de calculer cette concentration.

Posté par
Samsco
re : Réactions acides forts-Bases fortes 05-06-20 à 16:36

Équations de dissolution :

HCl + H2O H3O+ + Cl-

C2H5ONa C2H5OH + OH- + Na+

Équation de la réaction entre la solution de HCl et la solution de C2H5ONa

H3O+ + OH- 2H2O

C(HCl)=Ca=[H3O+]

[OH-]=[H3O+]=0,1
mol/L

Ca=0,1 mol/L

Posté par
odbugt1
re : Réactions acides forts-Bases fortes 05-06-20 à 17:24

Non

Le calcul de la concentration se fait en recherchant sur le graphe le volume Veq de solution basique qu'il a fallu introduire avec la burette pour obtenir le point d'équivalence c'est à dire pour neutraliser les ions H3O+ de la solution acide.
Il existe différentes techniques pour localiser ce point d'équivalence (voir ton cours si nécessaire)

Au point d'équivalence la quantité d'ions HO- introduite est égale à la quantité d'ions H3O+ initialement présente dans le bécher.

On en déduit une relation entre Ca, Va, Cb et Veq.
Cette relation permet de calculer Ca



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