Réactions acido-basiques








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date de publication27.01.2017
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Réactions acido-basiques

Terminale Bac Pro


On pourra utiliser le tableau des éléments les plus courants pour déterminer les masses molaires atomiques des éléments chimiques cités dans les exercices suivants:

Dans tous ces exercices on suppose que la température est de 25°C.
Exercice 1 :

I. On prépare une solution en mettant une masse m=0,32g de chlorure d'ammonium dans un volume V=100mL d'eau sans variation de volume. Le pH de la solution obtenue est pH=5,2.

    1. Donner l'équation de dissolution du chlorure d'ammonium.

    2. Montrer que l'ion ammonium est un acide faible.

    3. Donner l'équation de la réaction entre l'ion ammonium et l'eau.

    4. Définir la constante d'équilibre associée à l'équation de cette réaction et calculer sa valeur.

    5. En déduire l'espèce prédominante dans la solution (on ne tiendra pas compte des ions chlorure).

II. On ajoute une solution d'hydroxyde de sodium à la solution précédente.

    1. En justifiant votre réponse à l'aide des pKA des couples mis en jeu, indiquer quelle réaction a lieu principalement lors du mélange de ces deux solutions.

    2. Déterminer la constante d'équilibre associée à l'équation de cette réaction. Que peut-on en conclure?

    3. Déterminer le volume Vb de solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration Cb=0,20mol.L-1 qu'il faut ajouter à la solution initiale de chlorure d'ammonium pour obtenir une solution de pH=9,2.

Données:

Pour le couple H2O / HO-: pKA1 = 14

 

Pour le couple H3O+ / H2O: pKA2 = 0

 

Pour le couple NH4+ / NH3: pKA3 = 9,2

 

Les ions chlorure et les ions sodium sont indifférents vis-à-vis de l'eau
Exercice 2 :

L'eau de Javel est une solution aqueuse de chlorure de sodium et d'hypochlorite de sodium. L'ion hypochlorite est le constituant actif de l'eau de Javel (décolorant, désinfectant). Cet ion est la base conjuguée de l'acide hypochloreux (HClO). Cet acide est instable et faible et se forme lorsqu'on ajoute un acide à l'eau de Javel.

1. Donner le couple auquel appartient l'agent actif de l'eau de Javel.

2. On considère qu'une espèce A est ultra-majoritaire par rapport à une espèce B si: [A]/[B]>100. A partir de quelle valeur du pH peut-on considérer que l'agent actif de l'eau de Javel est ultra-majoritaire?

3. Le pH de l'eau à laquelle on a ajouté quelques gouttes d'eau de Javel est pH=7,5. Déterminer le rapport [ClO-]/[HClO] dans un tel milieu.

4. On constate que le gaz carbonique (CO2) de l'air favorise la formation de l'acide hypochloreux.
Donner les réactifs qui interviennent dans cette réaction. Ecrire l'équation de cette réaction et déterminer la valeur de la constante d'équilibre associée. La valeur trouvée justifie-t-elle l'affirmation précédente? Pourquoi?

5. On ajoute de l'acide chlorhydrique à de l'eau de Javel de telle façon que son pH soit pH=2,0. On peut alors envisager une réaction dont l'équation est

HClO + H3O+ + Cl- Cl2(g) + 2H2O

Quelle est l'espèce ultra-majoritaire dans l'eau de Javel à pH=2?

6. Expliquer pourquoi il est dangereux de mélanger un produit ménager contenant un acide à de l'eau de Javel.
 

Données:

Couple: HClO / ClO-

pKA1 = 7,3

 

Couple CO2,H2O / HCO3-

pKA2 = 6,4


  
  
Exercice 3 :

Le lactose du lait (sucre du lait)  se dégrade sous l'action de bactéries en acide lactique (CH3—CHOH—COOH). Dans la suite de l'exercice, l'acide lactique sera noté AH et sa base conjuguée A-. La teneur d'un lait en acide lactique est donc un indicateur de fraîcheur de ce lait. On admet qu'un lait est consommable si cette teneur en acide lactique reste inférieure à 1,8g.L-1.
On dose un volume V=20,0mL de lait par une solution de soude de concentration Cb=0,10mol.L-1. Le volume de soude versé à l'équivalence est Véq=8,5mL.

1. Donner la formule de la base conjuguée de l'acide lactique.

2. Déterminer la concentration de l'acide lactique dans ce lait.

3. Ce lait est-il consommable?

4. On donne les zones de virage de deux indicateurs colorés. Héliantine: 3,1-4,4; phénolphtaléine: 8,2-10,0. Quel est l'indicateur le mieux adapté pour ce dosage? Justifier la réponse.

5. La solution dans le bécher n'est pas incolore. Quelle précaution d'ordre expérimentale, faut-il prendre lors de ce dosage colorimétrique?


  
Exercice 4 :

Sur l'étiquette d'une boîte de médicament on lit: m=200mg d'ibuprofène par gélule (l'ibuprofène est un acide qui sera noté AH dans la suite). On désire vérifier cette indication par un dosage acido-basique.
On élimine l'excipient et on ajoute à l'ibuprofène un volume VB=200,0mL de solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration CB=9,00.10-3mol.L-1. La solution de soude est en excès par rapport à l'acide. La solution limpide S obtenue a un volume V=200,0mL.

1. Dresser le tableau d'avancement de la transformation, supposée totale, qui a lieu entre l'ibuprofène et les ions hydroxyde lors de ce mélange. On notera n(AH)0 la quantité de matière initiale dans la gélule et x l'avancement de cette transformation.

2. On réalise le titrage colorimétrique des ions HO- en excès dans la solution S par une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène de concentration CA=5,00.10-2mol.L-1. L'équivalence est atteinte pour un volume Véq=16,8mL d'acide chlorhydrique versé.
Quel indicateur coloré doit-on choisir pour repérer l'équivalence? Justifier la réponse.

3. Dresser le tableau d'avancement de la réaction de titrage. On notera x' l'avancement de cette transformation.

4. Déterminer x'éq à l'équivalence puis xf pour la réaction entre l'ibuprofène et les ions hydroxyde.

5. Déterminer la valeur expérimentale m' de la masse d'ibuprofène contenu dans une gélule. Comparer ce résultat à l'indication portée sur l'étiquette.
 

Données:

Masse molaire de l'ibuprofène:

M = 206,0 g.moL-1

 

Rouge de bromophénol:

zone de virage: 5,2 - 6,8

 

Bleu de bromothymol:

zone de virage: 6,0 - 7,6

 

Phénolphtaléine:

zone de virage: 8,2 - 10,0

 

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