Dissertations

Disponible uniquement sur Etudier
  • Pages : 6 (1317 mots )
  • Téléchargement(s) : 0
  • Publié le : 2 janvier 2011
Lire le document complet
Aperçu du document
•1- (énoncé) Produit ionique de l'eau
1.1. Expliquons ce qu'est le produit ionique de l'eau.
L'équation de la réaction d'autoprotolyse de l'eau s'écrit :
H2O + H2O = H3O + + HO - (1)
A cette équation de réaction d'autoprotolyse de l'eau est associée une constante d'équilibre encore appelée produit ionique de l'eau :
Keau = [H3O + ] eq . [HO - ] eq (2)
1.2. (e) Déterminons la valeur duproduit ionique de l'eau à partir des données de l'énoncé.
Pour tout couple acide / base on a (revoir la leçon 7) :
(3)
Pour le couple acide / base H2O / HO - on aura donc :
KA4 = [H3O + ] eq . [ HO - ]eq (4)
H2O + H2O = H3O + + HO - (1)
Dans l'écriture de KA4, le solvant eau n'intervient pas. (revoir la leçon 6).

En comparant les relations (2) et (4) , on voit que :
Keau = KA4(5)
L'énoncé donne, à 25 ° C, pKA4 = 14 (6) soit KA4 = 10 - 14 (7)
Nous avons donc :
H2O + H2O = H3O + + HO - (1)
La constante d'équilibre encore appelée produit ionique de l'eau est Keau :
Keau = KA4 = [H3O + ] eq . [HO - ] eq = 10 - 14 (8) (à 25 °C)

•2- (e) Réaction de l'acide éthanoïque et de l'eau
On introduit de l'acide éthanoïque pur dans de l'eau. On obtient une solutionaqueuse S1 de volume V1 = 10 mL, de concentration apportée en acide éthanoïque C1 = 2,0 × 10 - 2 mol . L- 1. La mesure du pH de la solution S1 donne 3,2.
2.1. (e) Ecrivons l'équation de la réaction de l'acide éthanoïque avec l'eau :
CH3COOH + H2O = CH3COO - + H3O + (9)
2.2. (e) Traçons le diagramme de prédominance du couple acide éthanoïque / ion éthanoate. Précisons l'espèce prédominantedans la solution S1 :
(10)
Dans la solution S1on a pH = 3,2. Comme pH = 3,2 < pKA1, l'acide éthanoïque prédomine. (11)
2.3. (e) Avancement de la réaction de l'acide éthanoïque avec l'eau.
2.3.a. (e) Déterminons l'avancement maximal x 1max qui serait atteint si la transformation des molécules d'acide éthanoïque en ions éthanoate était totale.
La quantité de matière (en mole) d'acide apportéest :
N1 = C1 V1 = 2,0 × 10 - 2 × 1,0 × 10 - 2
N1 = 2,0 × 10 - 4 mol (12)
Construisons un tableau d'avancement de la réaction CH3COOH + H2O = CH3COO - + H3O + (9)
(13)
Si la transformation était totale, toutes les molécules d'acide éthanoïque deviendraient des ions éthanoate. L'avancement de la réaction serait maximal :
x 1 max = 2,0  10 - 4 mol (14)
Remarque : Dans cettehypothèse, on aurait :
H3O +  = CH3COO -  = N / V1 = 2,0  10 - 4 / 10  10 - 3
H3O +  = CH3COO -  = 2,0  10 - 2 mol / L (15)
pH = - log H3O +  = 1,7 (16)
Le pH réellement mesuré (pH = 3,2) est moins acide.
2.3.b. (e) Comparons x 1max et l'avancement final x 1final réellement obtenu.
Le pH mesuré (pH1 = 3,2) (17) permet de calculer H3O +  eq = 10 - 3,2 = 6,3  10 - 4 mol / L(18)
La quantité d'ions oxonium H3O + réellement formé est donc :
N ( H3O + ) eq = H3O +  eq  V1 = 6,3  10 - 4  1,0  10 - 2
N ( H3O + ) eq = 6,3  10 - 6 mol = x 1final (19)
On peut donc ajouter une ligne au tableau d'avancement :
(20)
L'avancement final de la réaction x 1final réellement obtenu est inférieur à x 1 max :
x 1final = 6,3  10 - 6 mol (21) x 1 max = 2,0  10 - 4mol (14)
La transformation chimique n'est donc pas totale.
2.3.c. (e) Calculons le taux d'avancement final 1 de cette réaction.
Le taux d'avancement final d'une réaction est, par définition, égal au quotient de l'avancement final de la réaction par son avancement maximal (voir la leçon 6) :
1 = x 1final / x1 max (22)
1 = 6,3  10 - 6 / 2,0  10 - 4 = 3,1  10 - 2 = 3,1 / 100
1 = 3,1% (23) La transformation chimique est très limitée.
2.3.d. (e) Voyons si ce résultat est cohérent avec celui de la question 2.2.
CH3COOH + H2O = CH3COO - + H3O + (9)
Sur 100 molécules d'acide apportées, seules 3 sont devenues des ions éthanoate : 1 = 3,1 % (23)
Les molécules d'acide prédominent bien à l'équilibre comme nous l'avons vu ci-dessus. (24)
Le résultat 1 = 3,1 % est...
tracking img