Réactions en solutions aqueuses Exercice 19 page 161 Réactions en solutions aqueuses Exercice 19 page 161

I. Produit ionique de l’eau C’est la constante d’équilibre de la réaction d’autoprotolyse de l’eau. Ke = [H3O+][HO-] 2. H2O + H2O = H3O+ + HO- (couple H2O/HO-) KA4 = Ke = 10-14 Voir aussi livre page 147 §2.3

II. Réaction de l’acide éthanoïque dans l’eau CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+ 2. L’espèce prédominante à pH = 3,6 est l’acide éthanoïque pH pKA1 = 4,7 CH3COOH CH3COO-

3. avancement de la réaction x1f = n(H3O+)f [H3O+]=10-pH = 10-3,6 = 2,5.10-4 mol.L-1 x1f = n(H3O+)f = [H3O+]×V1 = 2,5.10-4 × 10.10-3 x1f = 2,5.10-6 mol b. x1max = C1V1 = 2,0.10-2 × 10.10-3 x1max = 2,0.10-4 mol c. d. Le résultat est cohérent avec la question 2 car l’acide est très peu dissocié dans l’eau

III. Réaction de l’ammoniac avec l’eau NH3 + H2O = NH4+ + HO- 2. L’espèce prédominante à pH = 10,6 est l’ammoniac. pH pKA2 = 9,2 NH4+ NH3

3. Taux d’avancement NH3 + H2O = NH4+ + HO- x2f = n(HO-)f [H3O+]f =10-pH = 10-10,6 = 2,5.10-11 mol.L-1 [HO-]f = Ke / [H3O+]f = 10-14 / 10-10,6 = 10-3,4 = 4,0.10-4 mol.L-1 x2f = n(HO-)f = [HO-]×V2 = 4,0.10-4 × 10.10-3 x2f = 4,0.10-6 mol

x2max = C2V2 = 1,0.10-2 × 10.10-3 x2max = 1,0.10-4 mol τ2 = 0,04 soit 4% Le résultat est cohérent avec la question 2 car la base est très peu dissociée dans l’eau.

CH3COOH +NH3 = CH3COO- + NH4+ K = IV. Évolution d’un mélange d’acide éthanoïque et d’ammoniac dans l’eau. CH3COOH +NH3 = CH3COO- + NH4+ K = K = KA1 / KA2 = 10-4,7 / 10-9,2 = 104,5 [CH3COO-] [NH4+] [CH3COOH] [NH3] [CH3COO-] [NH4+] [H3O+] [CH3COOH] [NH3] [H3O+]

CH3COOH +NH3 = CH3COO- + NH4+ EI n1 n2 - - EF 2. K en fonction de x3f CH3COOH +NH3 = CH3COO- + NH4+ EI n1 n2 - - EF n1- x3f n2- x3f x3f x3f K =

3. Équation du second degré. En remplaçant par les valeurs numériques et en développant, il vient : 31622 x² - 9,5x + 6,3.10-4 = 0 Solutions de l’équation du second degré : x =2,0.10-4 mol ou x = 9,5.10-5 mol La première solution est impossible car on aurait x3f > n2 soit x3f = 9,5.10-5 mol

4. Comparaison avec x3max Si la réaction est totale, le réactif limitant est NH3. soit x3max = 1,0.10-4 mol La réaction peut-être considérée comme totale.

5. Bilan de matière n(CH3COO-)f = n(NH4+)f = x3f = 9,5.10-5 mol n(CH3COOH)f = 2.10-4 – 9,5.10-5 = 1,05.10-4 mol n(NH3)f = 1,0.10-4 - 9,5.10-5 = 5.10-6 mol Les espèces prédominantes sont : CH3COO- , NH4+ et CH3COOH

6. Valeur du pH de la solution finale En utilisant la relation : pH = pKA + log[Base]/[Acide] Comme à l’état final [CH3COO-] ≈ [CH3COOH] donc log([CH3COO-]/[CH3COOH]) = log 1 = 0 Soit pH = pKA1 = 4,7