I ) La transformation chimique étudiée :
1) Un acide selon Brönsted est une espèce chimique capable de céder un proton H+. 2) Les deux couples acide/base mis en jeu sont : CH3CO2H(aq) / CH3CO2-(aq) et H3O+(aq)/ H2O(l) 3) constante d'équilibre : K = [CH3CO2-]éq.[H3O+]éq / [CH3CO2H]éq
II ) Etude pH-métrique :
1) n1 = c1 . V1 = 2,7.10-3 x 100.10-3 = 2,7.10-4 mol 2) Equation chimique | CH3CO2H(aq) + H2O(l) = CH3CO2-(aq) + H3O+(aq) | Etat du système | Avancement (mol) | Quantités de matière (mol) | Etat initiale | x = 0 | n1 | excès | 0 | 0 | En cours de transformation | x | n1 – x | excès | x | x | Etat final si transformation limitée | x = xf | n1 – x | excès | xf | xf | Etat final si transformation totale | x = xmax | n1 – x | excès | xmax | xmax | L'acide éthanoïque est le réactif limitant puisque l'eau est en excès.
Si la réaction était totale, n(CH3CO2H)f = 0 = n1 – xmax ; xmax = n1 = 2,7.10-4 mol 3) [H3O+]f = 10-pH = 10-3,70 = 2,0.10-4 mol.L-1 ( dans l'énoncé : log(2,0.10-4) = -3,7 ) n(H3O+)f = [H3O+]f . V1 ; d'après le tableau , n(H3O+)f = xf xf = [H3O+]f . V1 = 2,0.10-4 x 100.10-3 = 2,0.10-5 mol 4) 1 = xf / xmax = 2,0.10-5 / 2,7.10-4 = (2 / 2,7).10-1 = 0,74.10-1 = 7,4.10-2 = 7,4 %
(on utilise le tableau de calculs du début du sujet: 2 / 2,7 = 0,74)
La transformation étudiée n'est pas totale, elle est limitée car 1 < 100 % 5) a) D'après le tableau, [CH3CO2-]f = [H3O+]f = 2,0.10-4 mol.L-1 (question I.3) b) [CH3CO2H]f = c1 - [CH3CO2H]consommé = c1 - [CH3CO2-]f = 2,5.10-3 mol.L-1 6) K1 = [CH3CO2-]f.[H3O+]f / [CH3CO2H]f = (2,00.10-4)2 / 2,5.10-3 = (4 / 2,5).10-8+3 = 1,6.10-5
III ) Etude conductimétrique :
1) Les espèces ioniques majoritaires présentes dans cette solution sont CH3CO2- et H3O+ .
Les ions hydroxyde HO- sont négligeables d'après la valeur de pH de 3,70.
D'après l'équation, leurs concentrations molaires sont égales. 2)  = (H3O+) . [H3O+]f + (CH3CO2-) . [CH3CO2-]f = ((H3O+)