NH 4 CH 3 COO - NH 3. Document 1 : Diagramme de prédominance de l acide éthanoïque (pka 1 ) et de l ammoniaque (pka 2 )

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1 Réactions acide base ACTIVITES 4 Activité de découverte expérimentale : L avancement final estil toujours maximal? Une solution de volume V =100,0 ml est préparée en dissolvant 1, mol d acide éthanoïque pur CH 3 COOH (aq). On mesure le de la solution obtenue. 1 Ecrire l équation de la réaction. 2 En déduire l avancement maximal de la réaction. 3 A l aide de la valeur du déterminer l avancement final et comparer avec la valeur précédente. 4 La réaction estelle totale? Avec quel symbole doiton écrire l équation de la réaction : ou? Activité de découverte expérimentale : La réaction atelle lieu dans les 2 sens? On reprend la solution d acide éthanoïque étudiée dans l activité précédente, on la répartir dans 2 béchers. On ajoute 4 gouttes d acide acétique pur dans un premier bécher contenant la solution, puis on mesure le. De même on ajoute une pointe de spatule d éthanoate de sodium dans le deuxième bécher et on mesure également l évolution du. 1 Comment a évolué la concentration en ions oxonium [H 3 O ] dans le premier bécher? 2 Dans quel sens la réaction atelle évolué? 3 Effectuer le même travail pour le deuxième bécher. 4 Comment traduire symboliquement au niveau de la réaction les deux expériences précédentes? CH 3 COOH NH 4 CH 3 COO NH 3 0 pk A1 = 4,8 pk A2 = 9,2 14 Document 1 : Diagramme de prédominance de l acide éthanoïque (pka 1 ) et de l ammoniaque (pka 2 ) Document 2 : répartition des espèces CH 3 COOH et CH 3 COO en fonction du Document 3 : répartition des espèces NH 4 et NH 3 en fonction du.

2 Activité : l acide hypochloreux L acide hypochloreux a pour formule HOCl. Sa base conjuguée ClO est appelée ion 1 2 hypochlorite. Le diagramme ciaprès représente le diagramme de distribution des espèces chimiques acide et base du couple HOCl (aq) / ClO (aq) en fonction du, pour une solution telle que c = [HOCl] éq [ClO ] éq = 1, mol.l 1. 1 En quel point du diagramme aton [HOCl] éq = [ClO ] éq? En déduire la constante d acidité K A du couple HOCl (aq) / ClO (aq). 2 Sur un axe gradué en, placer les domaines de prédominance des espèces acide et basique du couple. Justifier votre réponse. 3 Identifier les graphes 1 et 2. 4 Ecrire l équation chimique de la réaction entre l acide hypochloreux et l eau. 5 Ecrire l équation chimique de la réaction entre l acide hypochloreux et les ions hydroxyde. Activité de découverte : Régulation du dans les milieux biologiques La plupart des milieux biologiques régulent naturellement leur. Document 1 : L effet tampon Les cellules du corps sont très sensibles aux variations de. Afin de maintenir les conditions nécessaires à leur fonctionnement, la plupart des milieux biologiques régulent le : ils sont dits tamponnés. Sur quoi repose cet effet? Considérons deux milieux de composition différente. Milieu 1 : constitué de 20 ml d une solution d acide éthanoïque, un acide faible, à 0,1 mol.l 1 Milieu 2 : constitué de 10 ml de solution d acide éthanoïque et de 10 ml solution d éthanoate de sodium, de concentrations égales à 0,1 mol.l 1. Étudions l évolution du dans ces deux milieux lors de l ajout d acide chlorhydrique, Milieu 2 de soude et d eau. Donnée : Couple acide éthanoïque/ion éthanoate pk A = 4,8. Une solution tampon est une solution dont le varie peu par addition d une petite quantité d une base, d un acide ou encore par dilution modérée : c est «l effet tampon». 1 Quelles espèces contiennent le milieu 1 et le milieu 2? 2 Quelles sont les espèces prédominantes dans les deux milieux? Milieu 1 Evolution des milieux 1 et 2 en fonction du volume versé lors de l ajout : a 4 ml d acide chlorhydrique à 0,1 mol.l 1 b 4 ml de la soude à 0,1 mol.l 1 c 20 ml d eau 3 Commenter les courbes d évolution du dans les deux milieux. 4 Quelle doit être la composition d une solution pour qu elle soit qualifiée de solution tampon? 5 Quel milieu semble tamponné? Autour de quelle valeur? L effet tampon estil illimité?

3 Document 2 : la régulation du sang Les espèces chimiques impliquées dans la régulation du sanguin sont les ions oxonium H 3 O, les ions hydrogénocarbonate HCO 3, le dioxyde de carbone CO 2 et l eau. Ces espèces sont en équilibre chimique via deux réactions : H 3 O (aq) HCO CO 2(aq) 2 H 2 O (l) (1) 3(aq) CO 2, H 2 O (aq) H 2 O (l) CO 2(g) (2) Dans des conditions normales, les concentrations en H 3 O et en HCO sont maintenues constantes dans le sang. «Les plongeurs se concentrent, le coup d envoi va être donné. Un des concurrents adopte un rythme respiratoire rapide et profond (on parle d hyperventilation). Comme beaucoup de plongeurs en apnée débutants, il pense qu il pourra ainsi absorber un maximum de dioxygène et rejeter un maximum de dioxyde de carbone, ce qui lui permettra de descendre plus profondément. Malheureusement, au moment où les autres candidats plongent, il s écroule sur le pont du bateau : c est la syncope.» D après L. Counillon, «La régulation de l acidité dans l organisme», Pour la Science, juin Lorsque la concentration d une espèce diminue dans le sang, l équilibre du système chimique est perturbé : le système évolue alors quasiinstantanérnent vers un nouvel état d équilibre, en favorisant la réaction qui forme cette espèce. On dit que l équilibre est déplacé. Ainsi, dans une certaine mesure, une augmentation brusque de (soit une baisse de concentration des ions H 3 O ) sera compensée par un déplacement d équilibre des réactions (1) et (2) dans le sens de formation des ions H 3 O. Inversement, une baisse de sera compensée par un déplacement d équilibre dans le sens de formation d acide carbonique et de dioxyde de carbone, et donc de la consommation d ions H 3 O. Pour finir, des corrections respiratoires et rénales, plus lentes, rétablissent progressivement les valeurs normales. Document 3 : Interview de Laurent Counillon professeur à l Université de Nice Sophia Antipolis. Question : Pourquoi l hyperventilation peutelle provoquer une syncope? C est un exemple du rôle, souvent insoupçonné, de l acidité du sang. Le sang est un milieu tamponné dans les conditions normales, son varie peu, entre 7,35 et 7,45. Un écart de audelà d une de ces limites se produit quand les principaux systèmes de régulation de l équilibre acidobasique sont «dépassés». Plusieurs systèmes tampons contribuent à maintenir le du sang, mais un des plus importants est le système acide carboniqueions bicarbonate. Dans des conditions normales, les concentrations en H 3 O et en HCO3 sont maintenues constantes dans le sang et contribuent à en réguler le. Dans le cas du plongeur, l hyperventilation provoque une alcalinisation du sang il devient basique. Le fonctionnement des cellules cérébrales, qui sont très sensibles au, est alors perturbé. Cela entraîne des sensations de vertige et d engourdissement, qui aboutissent finalement à une perte de connaissance si l hyperventilation se prolonge. Question : Comment l hyperventilation entraînetelle une alcalinisation du sang? Pour simplifier, on peut dire que chaque molécule de CO 2 éliminée par les poumons dans l air expiré correspond à un ion H 3 O qui a été retiré de la circulation sanguine. Lorsque la ventilation est très rapide, la chute de la concentration en H 3 O devient trop importante pour être compensée immédiatement par les autres systèmes. Le du sang va alors augmenter significativement. 3(aq) Équilibres chimiques dans le sang et déplacements d équilibre.

4 Inversement, au cours d une plongée en apnée, lorsque l on bloque la ventilation pulmonaire, le dioxyde de carbone produit par les cellules n est plus évacué par les poumons. Cela aboutit à une accumulation d ions H 3 O dans le sang, et donc à une acidification progressive du sang. 6 Parmi les équilibres chimiques cités, lequel est un équilibre acidobasique? 7 Comment varie la concentration en ion oxonium dans le sang quand le devient basique? Expliquer la disparition d ions H 3 O lors de l hyperventilation. 8 Au cours d une plongée en apnée, ce n est pas le manque de dioxygène mais l acidification du sang qui, lorsqu elle devient trop importante, provoque la sensation d étouffement. Celleci signale qu il faut rapidement remonter à la surface et reprendre sa respiration, sous peine de s évanouir. Expliquer pourquoi il est dangereux de pratiquer une hyperventilation avant une plongée en apnée. 9 En raisonnant sur leur composition, quelle particularité présentent les milieux capables de réguler le? CH 3 CH(NH 3 )COOH CH 3 CH(NH 3 )COO CH 3 CH(NH 2 )COO 0 2,35 9,87 Document 4 : Diagramme de prédominance des couples de l alanine 14 Activité : acidité et couleur La couleur des hortensias varie avec les pigments qui R 1 les constituent. Le violet, le rose ou le bleu traduisent la présence d anthocyanines, notées H 2 A, HA et A à cause de leurs propriétés acidobasiques. La forme HA, violette, appartient à deux couples: H 2 A /HA de pk A1 = 4,3 HA /A de pk A2 = 7,0. O O Les autres formes, H 2 A et A, sont respectivement rose et bleue. 1 Parmi ces trois formes, lesquelles sont des acides au sens de Brønsted et lesquelles sont des bases OR 3? Justifier ces réponses à l aide des équilibres de OH Brønsted. Forme HA, de couleur violette 2 Écrire l équation de la réaction de HA en tant qu acide avec l eau. 3 Quelle est l expression de la constante d acidité correspondante? Calculer sa valeur. 4 Le d une solution contenant HA est égal à 10,0. [A ] 5 À partir de l expression de K A2, exprimer puis calculer le rapport. [HA] OH R 2 6 En déduire l espèce prédominante et la couleur de la solution. 7 Écrire l équation de la réaction de HA en tant que base avec l eau. Quelle est l expression de la constante d acidité correspondante? 8 Placer sur un diagramme les domaines de prédominance des formes H 2 A, HA et A suivant les valeurs du. Activité de découverte expérimentale : force d un acide et d une base. On mesure le de différents acides et de bases ayant toute de concentration en soluté apporté c = 1, mol.l 1 : 1 Les acides : a. acide chlorhydrique (pk A = 6,3) ; b. acide méthanoïque (pk A = 3,8) ; c. acide éthanoïque (pk A = 4,8). 2 Les bases : d. hydroxyde de sodium ; b. méthanamine CH 3 NH 2 (pk A = 10,7) ; c. ammoniaque (pk A = 9,2). 1 Ecrire les réactions des acides réagissant avec l eau. Faire de même pour les bases. 2 Compléter le tableau suivant :

5 [H 3 O ] f expérimental [HO ] f expérimental Acide chlorhydrique Acide méthanoïque Acide éthanoïque Hydroxyde de sodium Méthanamine Ammoniaque 3 Quel doit être la concentration des ions oxonium H 3 O (aq) si la réaction des acides avec l eau est totale? Même question avec les bases mais en considérant les ions hydroxyde HO (aq). 4 Définir alors un acide fort et une base forte. Même question pour les acides faibles et les bases faibles 5 Relier la force d un acide ou d une base avec leur valeur du pk A ou du K A. Bases de plus en plus fortes HO 14,0 CH 3 NH 2 10,7 NH 3 9,2 CH 3 COO 4,8 HCOO 3,8 H 2 O 0 pk A H 2 O CH 3 NH 3 NH 4 CH 3 COOH HCOOH H 3 O Acides de plus en plus forts Document 5 : classement de quelques couples acidobasiques Activité : Mélange d un acide fort et d une base forte Un échantillon d acide chlorhydrique S de concentration c = 2, mol.l 1 est obtenu par dissolution dans l eau du chlorure d hydrogène gazeux HCI à 25 C. Donnée: Le produit ionique de l eau vaut K e = 1, dans les conditions de l exercice. 1 Écrire l équation de la réaction de dissolution de HCl dans l eau. 2 À l aide d un tableau d avancement, exprimer puis calculer la concentration en ions oxonium. En déduire le de la solution. 3 Rappeler l expression du produit ionique de l eau K e. En déduire la concentration en ions hydroxyde. 4 Une solution de volume V= 15 ml est constituée en mélangeant V 1 = 9,0 ml de S et V 2 = 6,0 ml d une solution aqueuse d hydroxyde de sodium de concentration c = 2, mol.l 1. Écrire l équation de la réaction. Estelle totale ou partielle? 5 À l aide d un tableau d avancement, identifier le réactif en excès et déterminer totale et déterminer sa concentration ainsi que le du mélange. 6 comment évolue la température lors du mélange?