Réaction acido

Réaction acido-basique
Exercice 1
1. Par convention l'acide figure à gauche dans l'écriture du couple acide/base. Les acides sont en
rouge dans le tableau suivant:
CH3—COOH (aq) / CH3—COO- (aq)
C2H5—NH3+ (aq) / C2H5—NH2 (aq)
HCl (aq) / Cl- (aq)
HNO3 (aq) / NO3- (aq)
C6H5—COOH (aq) / C6H5—COOH2S (aq) / HS- (aq)
H3O+ / H2O
H2O / HO- (aq)
(aq)
2. Les demi-équations correspondant à chaque couple acido-basique sont:
CH3—COOH (aq) = CH3—COO- (aq) + H+
C2H5—NH3+ (aq) = C2H5—NH2 (aq) + H+
HCl (aq) = Cl- (aq) + H+
HNO3 (aq) = NO3- (aq) + H+
C6H5—COOH (aq) = C6H5—COOH2S (aq) = HS- (aq) + H+
H3O+ = H2O + H+
H2O = HO- (aq) + H+
(aq)
+ H+
Exercice 2
1. Les bases sont des espèces capables de capter un proton. Ce sont donc les espèces situées du
+
même côté que les ions H . Elles figurent en rouge dans le tableau suivant:
HO-
(aq) +
HCO3- (aq)
H+ = H2O
HCN(aq) = CN-
= CO32-
CH3—NH2
NH3 (aq) + H+ =
+
(aq) + H
NH4+ (aq)
HCOOH
(aq)
(aq)
(aq)
+ H+
+ H+ = CH3—NH3+
= HCOO-
(aq)
(aq)
+ H+
2. Les couples acido-basiques correspondant sont alors:
H2O / HO- (aq)
HCO3- (aq) / CO32- (aq)
NH4+ (aq) / NH3 (aq)
HCN (aq) / CN- (aq)
CH3—NH3+ (aq) / CH3—NH2
HCOOH (aq) / HCOO- (aq)
(aq)
Exercice 3
-
1. La base conjuguée de l'acide éthanoïque est l'ion éthanoate de formule CH3COO (aq) et l'acide
+
conjugué de l'ammoniac est l'ion ammonium de formule NH4 (aq).
Les couples acido-basiques correspondant sont alors:
CH3COOH
(aq)
/ CH3COO- (aq) et NH4+(aq) / NH3
(aq)
2. L'équation de la réaction de l'acide éthanoïque avec l'eau s'écrit:
CH3COOH
(aq)
CH3COO- (aq) + H3O+
+ H2O
A 25°C, une solution acide a un pH<7
3. Les demi-équations acido-basiques et l'équation de la réaction s'écrivent:
NH3 (aq) + H
+
H2O
NH3 (aq) + H2O
= NH4+
(aq)
+
= H + HONH4
+
(aq)
(aq)
+ HO-
(aq
A 25°C, une solution de base a un pH>7.
4. Les formules des solutions sont:
CH3COOH (aq)
NH3 (aq)
CH3COO- (aq) + Na+
NH4+ (aq) + Cl- (aq)
Solution aqueuse d'acide éthanoïque:
Solution aqueuse d'ammoniac:
Solution aqueuse d'éthanoate de sodium:
Solution aqueuse de chlorure d'ammonium:
(aq)
5. La solution d'ammoniac est une solution basique. Seul un acide peut réagir avec une telle solution.
L'ion ammonium appartient au même couple que l'ammoniac et ne réagit donc pas avec lui.
La solution d'acide éthanoïque peut réagir avec la solution d'ammoniac. L'équation de la réaction
est:
NH3 (aq) + CH3COOH
NH4+
(aq)
(aq)
+ CH3COO- (aq)
6. La solution d'éthanoate de sodium contient des ions éthanoate et des ions sodium. Dans cette
solution seuls les ions éthanoate peuvent réagir. Or l'ion éthanoate est une base (base conjuguée
de l'acide éthanoïque). Cette base ne peut réagir qu'avec un acide.
L'acide éthanoïque appartient au même couple que l'ion éthanoate et ne réagit donc pas avec lui.
Le seul acide pouvant donner lieu à une réaction avec l'ion éthanoate est donc l'ion ammonium. la
solution recherchée est donc la solution de chlorure d'ammonium.
l'équation de la réaction est:
CH3COO- (aq) + NH4+
CH3COOH
(aq)
(aq)
+ NH3 (aq)
Exercice 4
1. Soit M la masse molaire de l'éthanoate de sodium et n la quantité de matière d'éthanoate de
sodium à dissoudre.
Alors n=m/M mais c=n/V => c=m/MV
On a donc
m= C.M.V = 0,50x82,0x0,200 = 8,2 g
2. La quantité de matière initiale d'ions éthanoate est :
ni = c.v =>
ni = 0,50x10.10-3 => ni = 5,0.10-3 mol
Le tableau d'avancement de la réaction dans lequel on ne fera pas figurer les quantités de matière des
espèces qui ne nous concernent pas est:
Equation de la réaction
Etat initial (mol)
Etat à la date t
l'avancement est x
Etat final (mol)
l'avancement est xmax(mol)
CH3COO-3
ni = 5,0.10
(aq)
+ H3O+
CH3COOH
+
n(H3O )i = 0,00
-3
-3
+ H2O
+
n = 5,0.10 -x
nf = 5,0.10 -xmax
(aq)
n(H3O ) = x
+
n(H3O )f = xmax
Lorsque tous les ions éthanoate ont disparus on a
-3
nf = 0 => 5,0.10 -xmax = 0 => xmax = 5,0.10-3 mol
Le volume d'acide chlorhydrique versé est alors donné par:
xmax = Ca.Va => Va = xmax / Ca = 5,0.10-3 / 0,80 = 6,2.10-3 L
Exercice 5
1. L'équation de mise en solution aqueuse de l'hydrogénocarbonate de sodium est:
NaHCO3 (s)
Na+
(aq)
+ HCO3-
(aq)
Les couples acide/base mis en jeu sont alors CO2 (g), H2O / HCO3-
(aq)
et H3O+ / H2O
2. Les demi-équations acido-basiques relatives à chaque couple sont:
HCO3- (aq) + H+ = CO2 (g) + H2O
H3O+ = H+ + H2O
3. En faisant la somme membre à membre des deux demi-équations précédentes on a:
HCO3-
(aq)
+ H3O+
CO2
(g)
+ 2H2O
Le gaz qui apparaît lors de cette transformation est le dioxyde de carbone CO2 (g).
4. Soit M la masse molaire de l'hydrogénocarbonate de sodium et ni sa quantité de matière initiale.
n = m / M = 0,50 / 84,0 = 5,9.10-3 mol
Le tableau d'avancement de la réaction, dans lequel on ne fera pas figurer les quantités de matière qui
ne nous concernent pas, s'écrit:
Equation de la réaction
HCO3- (aq) + H3O+
CO2 (g) + 2H2O
-3
+
ni = 5,9.10
n(H3O )i = 0,00 n(CO2)i = 0,00
Etat initial (mol)
Etat à la date t
-3
+
n(H3O ) = x
n(CO2) = x
n = 5,9.10 -x
l'avancement est x
Etat final (mol)
-3
+
n = 5,9.10 -xmax n(H3O )f = xmax n(CO2)f = xmax
l'avancement est xmax(mol) f
Le dégagement de dioxyde de carbone cesse lorsque nf = 0, soit
5,9.10-3-xmax = 0 => xmax = 5,9.10-3 mol
Le volume d'acide utilisé est tel que:
C = xmax / V => V = xmax / c
= 5,9.10-3 / 0,10 = 5,9.10-2 L
5. Le volume de dioxyde de carbone dégagé est alors:
V (CO2) = xmax.Vm = 5,9.10-3x24,0 = 0,14 L