UNIVERSITE A.MIRA DE BEJAIA Année universitaire 2012/2013 FACULTE DE LA TECHNOLOGIE 2 ème Année ST/Module de chimie analytique Exercices supplémentaires en chimie analytique Exercice N 1 : On dispose d une solution d ammoniaque. Le pka du couple NH4 + /NH 3 est égal à 9,25 à 25 C. Le ph de la solution vaut 10,85. -1 1. Quelles sont les concentrations, exprimées en mol. l, de toutes les espèces dissoutes? 2. Quelle est la concentration C de la solution? 3. Quel est le degré de protonation α de l ammoniaque? Exercice N 2: On mélange un volume V1 égal à 100 ml d une solution aqueuse d acide chlorhydrique (HCl) de concentration C 1 égale à 0,001M avec un volume V 2 égal à 50ml d une solution aqueuse d acide éthanoïque (CH 3 COOH), de concentration C 2 égale à 0,01M. 1. Quel est le ph de chacune des solutions avant mélange? 2. Quel est le ph de la solution après mélange? quelle est sa composition en chacune des espèces dissoutes? Exercice N 3: On dispose d'une solution aqueuse d'acide phosphorique (H 3 PO 4 ) de concentration C égale à 0.14 mol.l -1 et de volume V égal à 250 ml. 1. Quel volume de solution aqueuse d'hydroxyde de sodium(naoh) de concentration C' -1 égale à 0.20 mol.l doit-on utiliser pour obtenir une solution aqueuse de dihydrogénophosphate de sodium? Ecrire la réaction chimique de salification qui a lieu. 2. Quelle masse de "sel" obtient-on si on laissait évaporer l'eau résiduelle? Donnée : Masse molaire du sel= 120g/mol. Exercice N 4: 2+ On donne l'équation suivante: S 2 O 8 + Hg 2 2SO 4 + 2Hg 2+ 1. Identifier les deux couples rédox mis en jeu dans cette réaction d'oxydoréduction. 2. Ecrire les demi-équations d'oxydoréduction correspondant à ces couples. 3. Déterminer quels sont, respectivement, l'oxydant et le réducteur dans la transformation étudiée. Exercice N 5: L'eau de Javel, désinfectant d'usage courant, est fabriquée par action du dichlore gazeux sur une solution d'hydroxyde de sodium. 1. Cette réaction d'oxydoréduction met en jeu les deux couples donnés ci-dessous. ClO - / Cl et 2(g) Cl 2(g) / Cl - Mme TAKORABET Page 1
Ecrire les deux demi-équations d'oxydoréduction correspondantes. 2. A partir de ces deux demi-équations d'oxydoréduction, donner une équation chimique ayant pour seuls réactifs Cl 2(g) et H 2 O. Exercice N 6: Une solution aqueuse de permanganate de potassium peut oxyder l'eau oxygénée en milieu acide. Ecrire l'équation de cette réaction d'oxydoréduction sachant que les couples mis en jeu sont: O 2(ag) / H 2 O et 2 MnO 4 - / Mn 2+ Exercice N 7: 1. Quelle est la molarité de la solution de H2SO 4 (diacide fort) dont le ph est égal à celui d une solution d acide formique 0,1N (pka=3,80). 2. On prépare une solution A en mélangeant 10ml d une solution d acide sulfurique 0,75 M et 20 ml d eau. Quel est le ph de la solution obtenue? 3. A 10ml de la solution précédente on ajoute 20ml de solution de soude 0,4N pour obtenir la solution B. Quel est le ph de la solution? Exercice N 8: 1. L objectif est de constituer une solution tampon de ph = 4,9 et de volume 500 ml. Calculer les masses d acide éthanoïque (A) et d éthanoate de sodium (B) à dissoudre dans l eau pour obtenir le tampon désiré, sachant que la somme des concentrations de 2 A et de B doit valoir 5.10 M. 2. Dans la solution tampon précédente, on dissout 80 mg de soude solide. Calculer la variation de ph résultant de cet ajout. pka (CH3COOH/CH 3 COO ) = 4,75. Corrigé de l exercice N 1 : -11 1. La concentration des ions hydronium est égale à 1.41.10 mol.l -1. La concentration des ions hydroxyde est égale à 7.08.10-4 mol.l -1. La concentration des ions ammonium est égale à 7.08.10-4 mol.l -1. La concentration en ammoniac NH 3 non protoné est égale à 2.81.10-2 mol.l -1. 2. La concentration globale en ammoniaque est égale à 2.88.10-2 mol.l -1. 3. Le degré de protonation α de l'ammoniaque est égal à 2.46 %. Corrigé de l exercice N 2 : 1. Le ph de la solution d'acide chlorhydrique vaut 3. Le ph de la solution d'acide éthanoïque vaut 3.38. 2. Le ph après mélange vaut 3.13. Il faut résoudre l'équation d'électroneutralité suivante: h = (Cl - ) + (CH 3 CO 2 - ) Mme TAKORABET Page 2
Ne pas oublier que la concentration de l'anion chlorure change lors du mélange et que celle de l'acide éthanoïque également. La concentration de l'anion chlorure devient égale à 6.67.10-4 mol.l -1 et celle de l'acide éthanoïque global (forme moléculaire et forme dissociée réunies) 3.33.10-3 mol.l -1. Il faut résoudre une équation du second degré afin d'arriver au résultat : La concentration des ions hydronium devient égale à 7.41.10-4 mol.l -1. La concentration des ions hydroxyde devient égale à 1.35.10-11 mol.l -1. La concentration de l'anion éthanoate devient égale à 7.81.10-5 mol.l -1. -3 La concentration de l'acide éthanoïque non dissocié devient égale à 3.25.10 mol.l -1. Corrigé de l exercice N 3 : 1. La réaction de salification partielle de l'acide phosphorique est la suivante: H 3 PO 4 + Na + + HO - Na + + H 2 PO - 4 + H 2 O Il faudra un volume de 175 ml de solution d'hydroxyde de sodium pour salifier partiellement l'acide phosphorique. Il se formera 3.50.10-2 mol de dihydrogénophosphate de sodium. La masse molaire de ce composé est égale à 120 g.mol -1. 2. La masse de sel anhydre, ne cristallisant avec aucune molécule d'eau, est égale à 4.20 g. Corrigé de l exercice N 4 : 1. L'élément dont le symbole est Hg est le mercure (appelé jadis Hydrargyre ou vif argent). 2. Les couples mis en jeu dans cette réaction sont: S 2 O 8 / SO 4 et Hg 2+ 2+ / Hg 2 3. Les demi-équations d'oxydoréduction correspondantes sont: - S 2 O 8 + 2e θ 2SO 4 2Hg 2+ - + 2e θ 4. L'équation chimique de la réaction étudiée est obtenue en faisant la somme membre à membre des deux demi-équations redox après avoir inversé le sens de la seconde. Hg 2 2+ - S 2 O 8 + 2e θ 2SO 4 Hg 2 2+ θ 2Hg 2+ + 2e - S 2 O 8 + Hg 2 2+ 2SO 4 + 2Hg 2+ Mme TAKORABET Page 3
L'oxydant est l'espèce qui capte les électrons. Il s'agit donc de l'ion S 2 O 8. Le réducteur est l'espèce qui donne les électrons. Il s'agit de l'ion Hg 2 2+. Corrigé de l exercice N 5 : 1. Les demi-équations d'oxydoréduction sont: 2ClO - + 4H + - + 2e θ Cl 2(g) + 2H 2 O - Cl 2(g) + 2e θ 2Cl - 2. En faisant la somme membre à membre de l'inverse de la première demi-équation et de la deuxième et après avoir simplifier par 2 on a: Cl 2(g) + 2H 2 O θ 2ClO - + 4H + + 2e - - Cl 2(g) + 2e θ 2Cl - Cl 2(g) + H 2 O ClO - + Cl - + 2H + Corrigé de l exercice N 6 : Après simplification par H +, l'équation de la réaction s'écrit: MnO 4- + 8H + - + 5e θ Mn 2+ + 4H 2 O x2 H 2 O 2 θ O 2(g) + 2H + - + 2e x5 2MnO 4 - + 5H 2 O 2 + 6H + 2Mn 2+ + 8H 2 O + 5O 2 Mme TAKORABET Page 4
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