= 7,0 à 25 C. 2. Quelle est la concentration molaire en ions oxonium? Quelle est celle en ions hydroxyde?

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1 1. Exercice n 1 : Solution de soude 2. Une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (ou soude) a un ph égal à 12,0 à 25 C. 1. La solution est basique car ph > p 2 7,0 à 25 C. 2. Quelle est la concentration molaire en ions oxonium? Quelle est celle en ions hydroxyde? 10 ph *H 3 O + 1, mol.l 1. [HO *HO [HO , mol.l 1 3. Quels ions prédominent dans cette solution? [HO ] éq > H 3 O + prédomine Exercice n 2 : Transformation acidobasique. 3. L'acide acétique ou éthanoïque, CH 3 CO 2 H, réagit de façon limitée avec l'eau. 1. Préciser les couples acidobasiques mis en jeu et écrire l'équation de cette réaction. CH 3 CO 2 H/ CH 3 CO 2 et H 3 O + /H 2 O 2. Construire le diagramme de prédominance du couple acide acétique /ion acétate sachant que le pk a vaut 4,7. CH 3 CO 2 H 4,7 CH 3 CO 2 ph 3. La concentration molaire finale en ions oxonium d'une solution d'acide acétique est égale à 1,0 mmol. L 1. a) Quel est le ph de la solution? 10 ph *H 3 O + 1, mol.l 1. b) Quelle espèce prédomine en solution à cette valeur de ph? L acide prédomine Exercice n 3 : L'eau de Javel L'eau de Javel est un mélange de chlorure de sodium et d'hypochlorite de sodium (Na + (aq) + ClO (aq)). Les ions hypochlorite réagissent de façon limitée avec l'eau. 1. L'acide conjugué de l'ion hypochlorite est l'acide hypochloreux. Quelle est sa formule chimique? ClOH 2. Écrire l'équation de la réaction entre les ions hypochlorite et l'eau. ClO (aq) + H 2 O (l) HO (aq) + ClOH (aq) 3. On prépare une solution d'hypochlorite de sodium de concentration molaire initiale c 2,0 mmol.l 1. La concentration molaire finale en ions hydroxyde vaut 10 µmol.l 1 à 25 C. a) La solution estelle acide ou basique? [HO 1, mol.l 1 La solution est basique. b) Quel est le ph de la solution? ph log ph log(1, ) 9,0 [HO ] éq 1/ , , mol.l On ajoute de l'acide chlorhydrique à de l'eau de Javel. Le ph du mélange vaut 2,0. Pour cette valeur de ph, on peut envisager la réaction d'équation : HClO (aq) + Cl (aq) + H 3 O + (aq) Cl 2(g) + 2 H 2 O (l)

2 a) Estce une réaction acidobasique? Sinon de quel type s agitil? Justifier la réponse. C est une réaction d oxydoréduction : 2Cl (aq) Cl 2(g) + 2e (oxydation) 2HClO (aq) + 2 H 3 O + (aq) + 2e Cl 2(g) + 4 H 2 O (l) (réduction) b) Préciser l'espèce majoritaire dans l'eau de Javel à ph 2,0. ph < pk A, l acide prédomine le pk A du couple HClO/ClO est 7,3 c) Pourquoi, sur les étiquettes de certains détergents contenant de l'acide chlorhydrique, estil indiqué de ne pas les mélanger à l'eau de Javel? La réaction entre l eau de javel et de l'acide chlorhydrique produit du dichlore gazeux toxique. Exercice n 4 : Influence du pk a sur la dissociation. On prépare trois solutions aqueuses acides différentes : solution : acide fluorhydrique (HF) de concentration molaire apportée C 1 1, mol.l 1 ; solution : acide méthanoïque (HCO 2 H) de concentration molaire apportée C 2 1, mol.l 1 ; solution : acide éthanoïque (CH 3 CO 2 H) de concentration molaire apportée C 3 6, mol.l 1. Mesuré à l'aide d'un phmètre à 25 C, le ph de chaque solution vaut 4,0. 1. Écrire les équations des réactions étudiées. HF (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + F (aq) HCO 2 H (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + HCO 2 (aq) CH 3 CO 2 H (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + CH 3 CO 2 (aq) 2. Déterminer le taux d'avancement final de chaque système chimique. τ τ 1 x éq x max [H 3O + ] éq V CV 10pH C , % ; τ , % ; τ 3 3. Quel est l'acide le plus dissocié? Le moins dissocié? , % a. L acide le plus dissocié est l acide fluorhydrique (HF), le moins dissocié l acide éthanoïque. b. En déduire un classement des couples acidobasiques étudiés selon leur pk A. L acide le plus dissocié a le pka le plus faible donc pk A (HF/F ) < pk A (HCO 2 H /HCO 2 ) < pk A (CH 3 CO 2 H /CH 3 CO 2 ) Exercice n 4 : Le benzoate de sodium. Le benzoate de sodium, C 6 H 5 CO 2 Na (s), est un solide blanc utilisé comme conservateur antibactérien (code européen : E211) dans certains aliments et médicaments. Il se dissout entièrement dans l'eau en libérant des ions benzoate C 6 H 5 CO 2 (aq). Le ph d'une solution aqueuse de volume V 1,0 L contenant une masse m 0,50 g de benzoate de sodium vaut 7,9 à 25 C. 1. Quels sont les couples acidobasiques mis en jeu lors de la réaction entre les ions benzoate et l'eau? Les couples C 6 H 5 CO 2 H/C 6 H 5 CO 2 et H 2 O/HO 2. Écrire l'équation de la réaction. C 6 H 5 CO 2 (aq) + H 2 O (l) C 6 H 5 CO 2 H (aq) + HO (aq) 3. Quelle est la concentration molaire apportée en ions benzoate? 2/5

3 C n(c 6H 5 CO 2 Na) V m(c 6 H 5 CO 2 Na) M(C 6 H 5 CO 2 Na) V C 0,50 3,5 mmol.l1 ( ) 1,0 4. Quelle est la concentration molaire effective en ions hydroxyde? ph 7,9 [HO 5. En déduire : [H 3 O + [HO 10 ] éq 10 a. La concentration effective en ions benzoate. 14 7,9 10 7,9 10 mol.l 6,1 7 1 [C 6 H 5 CO 2 c [HO ] éq [C 6 H 5 CO 2 3, mol b. La constante d'équilibre associée à l'équation de la réaction étudiée. K ( 7,9 107 ) ² 3, , K [C 6H 5 CO 2 H] éq [HO ] éq [C 6 H 5 CO 2 ] éq c. Le pk A du couple acide benzoïque/ion benzoate. [HO ]² éq c [HO ] éq K [C 6H 5 CO 2 H] éq [HO ] éq [C 6 H 5 CO 2 ] éq [C 6H 5 CO 2 H] éq [HO ] éq [C 6 H 5 CO 2 ] éq [H 3O + ] éq K A K A , , pk log K A pk A log(5, ) 4,3 K A K Exercice n 5 : L'acide lactique. L'acide lactique, de formule CH 3 CHOHCO 2 H, peut se former par fermentation du lactose contenu dans le lait. 1. a. Donner le couple acide /base de l ' acide lactique. CH 3 CHOHCO 2 H/ CH 3 CHOHCO 2 b. Écrire l'équation chimique de la réaction de cet acide dissous avec l'eau et donner l'expression de sa constante d acidité. L'acide sera noté AH. AH (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + A (aq) c. Un lait a un ph de 6,7 à 37 C. Quelle est l'espèce prédominante dans ce lait? ph > pk A, l ion lactate CH 3 CHOHCO 2 prédomine 2. La formation d acide lactique, lors des efforts musculaires, est responsable des crampes ; sa base conjuguée est au contraire sans effet. Pour lutter contre les crampes. Pour lutter contre les crampes, on conseille de boire de l'eau «basique». Pour comprendre on cette affirmation, on mélange de l'acide lactique et des ions hydroxyde à 37 C. a. Écrire l'équation de la réaction qui se produit. AH (aq) + HO (aq) A (aq) + H 2 O (l) b. Calculer sa constante d'équilibre. K [A ] éq [AH] éq [HO ] éq K >> 10 4 la réaction est quasitotale. [A ] éq [AH] éq [HO ] éq [H 3O + ] éq K A 3,9 10 K 5, , /5

4 c. Justifier alors l'usage d'une boisson basique pour éviter les crampes dues à l'acide lactique. En buvant de l eau «basique», l acide lactique se transforme en ion lactate sans effet sur les muscles. 3. On prépare un volume V A 100 ml d'une solution d'acide lactique de concentration c A 5, mol.l 1. La mesure de son ph donne 2,6 à 25 C. a. Calculer les concentrations des espèces en solution. [A 10 ph [A 10 2,6 2, mol.l 1. [AH c A [AH 5, , , mol.l 1. [HO [H 3 O + [HO 1014 ] éq 2, , mol.l 1. b. En déduire la valeur du pk A du couple AH /A à 25 C. [A ] pk A ph log éq 2, pk A 2,6 log [AH] éq 4, ,9 Données : Constante d acidité de l acide lactique à 37 C : pk A 3,90 Produit ionique de l eau à 37 C : 2, Exercice n 6 : Solution aqueuse d'acide chloroéthanoïque. Pour obtenir une solution aqueuse S, d'acide 2chloroéthanoïque (ClCH 2 CO 2 H, noté A), on dissout une masse m A 1,89 g de cet acide pur dans la quantité d'eau nécessaire pour arriver à un volume V 2,00 L. Le ph de cette solution vaut 2,5 à 25 C. 1. a. Écrire l'équation chimique de la réaction entre l'acide 2chloroéthanoïque et l'eau. ClCH 2 CO 2 H (aq) + H 2 O (l) ClCH 2 CO 2 (aq) + H 3 O + (aq) b. Donner le nom et la formule de la base conjuguée B de cet acide A. ClCH 2 CO 2 (aq) ion chloroéthanoate. c. Calculer la concentration c A en soluté apporté d'acide A de la solution. 2. C A n(a) V m(a) M(A) V C 1,89 ( ,5) 2,0 3. 4/5 10 mmol.l1 a. Donner la relation existant entre les concentrations à l'équilibre et la constante d'acidité du couple A (aq) /B (aq) K A [B] éq [A] éq b. Calculer les concentrations molaires des espèces chimiques présentes à l ' équilibre à 25 C. 10 ph 10 2,5 3, mol.l 1 [B [B 3, mol.l 1 C *A + éq 1, , , mol.l 1. [HO K e [H 3 O + [HO ] éq 3, , mol.l 1 c. En déduire une valeur expérimentale du pk A du couple A (aq) /B (aq). pk A ph log [B ] éq pk A 2,5 log 3, , ,8

5 d. La transformation entre A et l'eau estelle totale ou limitée? Justifier. x τ éq 10pH 10 2,5 τ x max C 1, % la réaction est limitée. 4. On considère une solution aqueuse S 2 de soude (hydroxyde de sodium), de concentration en soluté apporté C B 1, mol.l 1. La dissolution de la soude dans l'eau est une transformation totale. a. Écrire l'équation de la réaction d'autoprotolyse de l'eau et exprimer les concentrations à l'équilibre en fonction de la constante d'équilibre associée. 2H 2 O (l) + [HO ] éq [HO ] éq ; [H 3 O + K e [HO ] éq b. Calculer le ph de la solution de soude à 25 C. 5. Or [HO C B car la dissolution de la soude dans l'eau est une transformation totale ; donc *H 3 O C B 1, , mol.l 1 ; ph log 6. ph log(1, ) On ajoute à la solution S, un certain volume de la solution S 2. Après refroidissement de la solution S 3 obtenue à 25 C, le ph prend une valeur égale à pk A + 1. a. Quelle est l'espèce du couple A (aq) /B (aq) qui prédomine dans la solution S 3? Calculer le rapport [B] éq /[A] éq. ph > pk A B prédomine. ph pk A + log [B ] éq pk A +1 log [B ] éq 1 [B ] éq 10 b. La solution S 3 estelle acide ou basique? ph pk A + 1 3,5 < 7,0 à 25 C, la solution est acide. c. À quelles espèces chimiques (A ou B) correspondent les courbes 1 et 2 du diagramme cidessous? d. Indiquer les pourcentages relatifs des espèces A et B si l'on ajoute de la solution S 2 à la solution S, jusqu'à ce que le ph soit égal à 6,0. ph pk A + log p B log p B ph pk A 6,0 2,8 3,2 p B 10 3,2 1, p B 1, et + p B , P A 0,06 % P B 99,94 % 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 p % A B ph /5