Antilles 09/2003 Exercice 2 : ESPÈCES ACIDES EN SOLUTION (6,5 points)
On se propose d’identifier deux espèces chimiques acides différentes notées HA1 et HA2, en utilisant quelques mesures mettant en jeu différentes techniques expérimentales.
Tout d’abord, on prépare deux solutions aqueuses S1 et S2, à partir des espèces HA1 et HA2 et d’eau distillée, de telle manière que la concentration en soluté apporté soit c0 = 1,0(10-2 mol.L–1 pour chacune d’elles. On considère que la réaction de chaque espèce acide dans l’eau est instantanée.

Les parties 1, 2 et 3 sont indépendantes.

1. Mesure par pH-métrie
1.1. Nous allons tenter de différencier ces deux espèces acides en observant leur action sur l’eau, par l’intermédiaire d’une mesure de pH réalisée dans les mêmes conditions pour chaque solution.

1.1.1. Définir une espèce acide selon Brönsted.

1.1.2. Écrire l’équation qui représente la réaction d’une espèce acide quelconque HA avec l’eau. Indiquer les deux couples acide/base mis en jeu à cette occasion.

1.1.3 On néglige toute autre réaction.
Quelle relation a-t-on, dans ces conditions, entre les quantités de matière de A– et H3O+ ?

1.2. On réalise la mesure du pH, à 25°C, en utilisant un volume V = 200 mL de chacune des deux solutions S1 et S2. Des mesures précises de pH pour S1 et S2 permettent de calculer leurs concentrations effectives en ions oxonium : [H3O+]1 = 1,3(10–3 mol.L-1 pour S1 et [H3O+]2 = 1,0(10–2 mol.L-1 pour S2

1.2.1. Calculer les quantités de matière en ions oxonium, n(H3O+)1 et n(H3O+)2 dans chaque solution.

1.2.2. Calculer la quantité de matière d’acide HA1 et HA2, initialement présente dans les 200 mL de chaque solution avant toute réaction avec l’eau.

1.2.3. Exprimer l’avancement maximal de la réaction et calculer sa valeur en fonction des données. Calculer l’avancement final xf1 et xf2 pour la réaction de chaque acide avec l’eau. Préciser la signification du taux d’avancement final et calculer