Plus le ph de la solution est faible, plus la concentration en ion oxonium est grande. Du coup :

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1 Correction exercices réactions acidobasiques p 4247 Exercice 9 p 40 Plus le p de la solution est faible, plus la concentration en ion oxonium est grande. Du coup : 4 [ O ] + = 6,. 10 mol/l pour la solution A 6 [ O ] + = 2,5. 10 mol/l pour la B 9 [ O ] + = 5,0. 10 mol/l pour la C Exercice 11 p 40 La réaction étudiée est modélisée par l équation : 1) État Avancement x Br (g) + 2 O (l) = Br (aq) + O + (aq) État initial 0 n i (Br) 0 0 État int x n i (Br) x Solvant x x État final x n i (Br) x f X f X f 2) Si la réaction est totale, on peut écrire : Si la réaction est partielle, on peut écrire : 1

2 Application numérique : 2) On peut calculer le taux d avancement final : Xf =xmax On peut donc considérer que toutes les molécules de bromure d hydrogène ont réagi avec l eau. La réaction est totale (ou quasitotale). Le bromure d hydrogène est donc un acide fort qui réagit totalement dans l eau. Dans l écriture de l équation, on représente une seule flèche qui va de la gauche vers la droite. Exercice 1 p 41 1) Les couples mis en jeu dans cette réaction sont : 2) Lors de cette réaction acidobasique, c est l aniline qui a capté un proton. Par définition de Brönsted, l aniline est donc une base faible. ) L aniline, base du premier couple, a capté le proton libéré par l eau, acide du second couple. Il y a donc eu un échange de proton entre une base faible et un acide faible appartenant à des couples acide / base différents. Exercice 14 p 41 1) Equation de la réaction entre l aspirine et l eau : + C9 8O4 + 2O( l) = C9 7O4 + O 2) Equation de dissolution de l hydrogénocarbonate de sodium : ) Les deux couples acidebase qui participent sont : C 9 8O4 / C9 7O4 C O + CO = C O + CO 9 8 4( ) ( ) ( ) 2, aq aq aq 2 O

3 4) L effervescence observée lors de la dissolution du comprimé dans l eau est due à la production de dioxyde de carbone sous forme gazeuse. D abord dissout dans l eau, ce dioxyde de carbone devient gazeux lorsqu il atteint sa limite de solubilité dans l eau (apparition de bulle de gaz dans de la solution). Exercice 15 page Par définition, le produit ionique de l eau s écrit : 2. On a :. Dans une solution neutre, les concentrations en ions oxonium et hydroxyde sont identiques. On a : [ O + ] f = [O ] f Alors Ke = [ O + ] f.[o ] f = [ O + ] f. [ O + ] f =[ O + ] 2 D où et donc : 4. A 7 C, le p de la salive vaut 6,85 : [ O + ] diminue ce qui veut dire que l on est en milieu basique OU p neutre = 6.8 < p sol = 6.85 cette concentration est inférieure à celle calculée en. A cette température, la salive peut être considérée comme une solution aqueuse très légèrement basique.

4 Exercice 19 p 42 Voir livre page 2 du cours 1) On peut identifier au sein de cette molécule les groupes caractéristiques suivants : Un groupe amine Un groupe carboxyle 2) Réaction acidobasique intramoléculaire : On obtient un ion dipolaire nommé «amphion» (ou zwitterion) : que l on peut noter : ) Ampholyte, l amphion peut donc jouer le rôle d acide, dans le couple amphion / anion : ou le rôle de base, dans le couple cation / amphion : 4) Diagramme de prédominance et de distribution de l alanine :

5 Catio Amphio Anion p Exercice 21 p 42 1) Equation de dissolution : 2) La dissolution est totale, et on a donc : f Or par définition, on a toujours en solution aqueuse : On peut donc écrire : On trouve ainsi : p = 14 + log(5, ) = 12,7 ) On dilue dix fois la solution d hydroxyde de sodium : la concentration molaire en ion hydroxyde est divisée par dix. 5

6 Exercice 2 p La N,Ndiméthylméthanamine est la base du couple : La demiéquation acidobasique qui lui est associée est : 2. L acide éthanoïque est l acide du couple : La demiéquation acidobasique qui lui est associée est :. On ajoute du vinaigre dans le courtbouillon du poisson car cela fait réagir la N,Ndiméthylméthanamine libérée par le poisson avec l acide éthanoïque présent dans le vinaigre. Cette réaction peut s écrire : La N,Ndiméthylméthanamine est peu soluble dans l eau et volatile. L acide conjugué, obtenu grâce à la réaction cidessus est soluble dans l eau et non volatil. On se débarrasse ainsi de l odeur désagréable de l amine lors de la cuisson. Exercice 27 p 4 1) La courbe rouge correspond à la forme acide Ind de l indicateur. En effet, c est l espèce la plus présente en solution pour un p inférieur à 4. La courbe bleue qui indique un fort pourcentage d espèce pour des p importants correspond à la forme basique Ind de l indicateur. 2) La constante d acidité du couple Ind / Ind s écrit : d après la réaction acidobasique de l acide Ind sur l eau : On a donc : Ind l O( ) = Ind + O On peut en déduire que :

7 Sur le diagramme de prédominance, l intersection des 2 courbes correspond à un p = 4. La solution aqueuse de bleu de bromophénol contient alors autant de bleu de bromophénol sous la forme acide (couleur jaune) que sous la forme basique (couleur bleue) : le pk a du BBT vaut donc 4. ) Diagramme «coloré» de pas vraiment prédominance mais ce n est pas grave : p Il permet de répondre à la question : 4) Si p = 2, l espèce jaune Ind prédomine. Si p = 9, l espèce bleue Ind prédomine. Si p = 4, les deux espèces sont dans les mêmes proportions. La solution prend une teinte verte, dite teinte sensible. 5) 6) Graphiquement, lorsque p =,5, on lit : 7

8 7) L indicateur prend sa teinte acide si : L indicateur prend sa teinte basique si : L indicateur prend sa teinte sensible si :

9 Exercice 29 p 44 1) Les couples acide / base qui participent à cette réaction sont donc : CO 2, 2O( aq ) / CO O + / 2O + + ( l) CO, 2 2O( aq) + 2O( l) = CO O On a donc : K A1 + [ CO ] aq f.[ O ] ( ) = [ CO, O ] 2 2 f f p = pk A1 [ CO ] f + log [ CO, O ] 2 2 f CO 2) Les couples acide / base qui participent à cette réaction sont donc : CO 2 / O + / 2O 2 + ( l) CO + O l = CO + O 2 ( ) K + [ CO ].[ O ] f = d où par un raisonnement similaire au précédent : 2 f A2 [ CO ] f p = pk [ CO 2 f A2 + log [ CO ] f ] ) a 9

10 Graphiquement, on obtient : pk A1 = 6,4 Graphiquement, on obtient : pk A2 = 10, b En jaune l espèce qui prédomine. 4) Les organismes marins qui construisent leur coquille ou leur squelette à partir des ions carbonate et calcium présents dans l eau le font selon l équation : Au p actuel de l eau de mer, le graphique montre une faible quantité d ions carbonate présents dans l eau de mer. Si le p vient à baisser suite à l augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique, la quantité d ions carbonate présents dans l eau de mer va devenir quasinulle. Les organismes en question ne pourront plus construire leur coquille ou squelette. Exercice 1 p 45 A. p de l eau pure à 25 C 1) L équation d autoprotolyse de l eau peut s écrire : 2) ) A 25 C, on a :

11 Le p de l eau pure à 25 C s écrit donc : B. Eau distillée laissée à l air libre CO 2, 2 O + + 2O( l) = CO + O 4) Les couples acidebase mis en jeu et les demiéquations qui sont liées sont : 5) 6) L eau distillée a maintenant un p = 5,7 11

12 On trouve donc un rapport de : D où : 7) Diagramme de prédominance : 8) Tableau d avancement : État Avancement x CO 2, 2 O + + 2O( l) = CO + O État initial 0 n i (CO 2, 2 O) 0 0 État final expérimental x f n i (CO 2, 2 O) x f x f x f Solvant État final théorique x max n i (CO 2, 2 O) x max x max x max 9) La dernière ligne du tableau d avancement montre que lorsque l équilibre est atteint, c'estàdire à l état final, on a : Par conséquent : 11.

13 1

14 Exercice page 46 1) C O, O ( a q ) + O ( l ) = C O 2 ( a q ) O + (a q ) é C O K = ë ù û. é é q ë O + ù A 1 C O 2, 2 O é ë O + ù û é q [ ] é q [ ] û = K. C O, O 2 2 é q A 1 éë C O ù û é q l og é ë O + ù û = lo g K l o g C O, O 2 2 é q A 1 é ë C O ù é p = p K + lo g ë C O ù û é q A 1 [ C O 2, 2 O ]! é q é q [ ] û é q é q 2) ) Si la concentration en dioxyde de carbone dissous dans le sang augmente lors d un effort physique, celuici réagit avec l eau selon la réaction (1) et des ions oxonium sont formés. Le p du sang diminue donc 4) a) Si la quantité de dioxyde de carbone dissoute dans le sang augmente, la réaction (2) va évoluer dans le sens de la formation de bco 2 (consommation du CO 2 ). b) Si la quantité de dioxygène dissoute dans le sang augmente, la réaction (2) va évoluer dans le sens de la formation de bo 2 (consommation de O 2 ). c) Lors d un effort physique, l énergie nécessaire est obtenue lors de la combustion du glucose en milieu oxygénée. Cette combustion libère du dioxyde de carbone dans le sang, au voisinage des muscles. L augmentation de la quantité de dioxyde de carbone dissoute déplace l équilibre chimique (2) vers la droite (formation de bco 2 ). L hémoglobine qui a fixé le dioxyde de carbone parvient ensuite au niveau des poumons au niveau desquels le dioxygène dissout est important. Cela déplace l équilibre chimique (2) vers la gauche (formation de bo 2 ). L hémoglobine qui a fixé le dioxygène retourne au x muscles. C est donc l apport de dioxygène lors de la ventilation qui permet le retour à l équilibre initial ainsi que la maintenance d un p constant pour le sang. 5) Un acide selon Brönsted est une entité chimique susceptible de libérer un proton +. 6)

15 ! C C O C O 2 ( a q ) + 2 O ( l ) = C C O C O 2 ( a q ) + O + ( a q ) 7) Tableau d avancement : Equation de la réaction! C C O C O 2 ( a q ) + C O ( a q ) = C C O C O 2 ( a q )+ C O 2, 2 O ( a q ) Etat initial du système 0 x = 0 Etat en cours Avancement x Etat final si l acide a réagi totalement avec l eau Soit x max l avancement maximal de la réaction 8) Concentration finale en ions hydrogénocarbonate : Application numérique : 15

16 Concentration finale en dioxyde de carbone dissous : 9) p du sang après l effort : Le p du sang est passé de 7,4 à 6,8. L effort a bien fait diminuer le p du sang qui est devenu plus acide La consommation de l acide lactique (produit lors de la combustion incomplète du glucose) lors de la réaction () produit du dioxyde de carbone dissous dans le sang. Celuici réagit avec l eau selon la réaction (1) pour produire des ions oxonium. Le p du sang diminue.

17 Exercice 4 page 47 A) Etude des deux solutions 1) a) Réaction de l acide nitreux avec l eau :! N O (a q ) + O ( l ) = N O ( a q ) O + ( a q ) b) Constante d acidité du couple : 2) Réaction entre l ion méthanoate et l eau :! C O O ( a q ) + 2 O ( l ) = C O O ( a q ) + O ( a q ) ) a) Diagrammes de prédominance : b) Pour la solution aqueuse d acide nitreux : l espèce prédominante est NO 2 Pour la solution de méthanoate de sodium : l espèce prédominante est COO B) Etude du mélange des deux solutions 4)! N O ( a q ) + C O O (a q ) = N O 2 2 ( a q ) + C O O ( a q ) 5) 17

18 a) Quantités initiales de réactifs : Dans la solution 1 : Dans la solution 2 : b) Equation de la réaction! N O ( a q ) + C O O 2 ( a q ) = N O 2 ( a q ) + C O O ( a q ) Etat initial du système 0 0 x = 0 Etat en cours Avancement x Etat final si l acide a réagi partiellement avec l eau Soit x éq l avancement final de la réaction 6) A l équilibre : 7) p du mélange :

19 Application numérique : p = 4,0 On retrouve le même résultat en faisant le calcul suivant : 19