pH D’UN MELANGE ( 2006 Liban ) I – ÉTUDE DE DEUX SOLUTIONS
I.1. a) Equation entre l’acide nitrique et l’eau HNO2(aq) + H2O(l) = NO2–
(aq) + H3O+(aq)
Expression de la constante d’acidité (constante d’équilibre particulière entre un acide et l’eau)
Ne pas oublier l’indice ‘e’ qui signifie concentration à l’équilibre.
I.1. b) HCOO–(aq) + H2O(l) = HCOOH(aq) + HO–(aq)
Remarque : il ne s’agit pas d’une constante d’acidité car il ne s’agit pas d’une réaction entre un acide et l’eau mais entre une base et l’eau
I.2. a) Pour pH < pKa l'acide conjugué du couple prédomine pH = pKa l’acide et la base ont la même concentration pH > pKa la base prédomine
I.2. b) La solution d’acide nitreux a un pH de 2,0 ; d’après le diagramme de prédominance ci dessus c’est l’acide nitrique HNO2 qui prédomine.
La solution de méthanoate de sodium a un pH de 8,7 ; l’espèce prédominante est l’ion méthanoate HCOO–(aq).
II – ÉTUDE D'UN MÉLANGE DE CES SOLUTIONS II.1. a) Réaction entre l’acide nitrique et l’ion méthanoate : HNO2(aq) + HCOO–(aq) = NO2–
(aq) + HCOOH(aq)
II.1. b) Quotient de réaction à l’équilibre :
Dans l’état initial, [NO2– ]i = [HCO2H]I = 0
éq eq eq
a HNO
NO O
K H
] [
] .[
] [
2 2 3
1
i i
i i
i
r
HCO HNO
HCOOH Q NO
] .[
] [
] .[
] [
2 2
2
,
éq eq eq
HCO
HCOOH O
K H
] [
] .[
] [
2
donc Qr,i = 0.
II.1. c) Quotient de réaction à l’équilibre (égale à la constante d’équilibre de la réaction) :
II.2. a)
Équation HNO2(aq) + HCOO–(aq) = NO2–
(aq) + HCOOH(aq) État du
système chimique
Avancement (mol)
Quantités de matière (mol) n(HNO2(aq)) n(HCOO–(aq)) n(NO2–
(aq)) n(HCOOH(aq))
État initial x = 0 n1 n2 0 0
État
intermédiaire x n1 – x n2 – x x x
État
d’équilibre x = xéq n1 – xéq n2 – xéq xéq xéq
II.2. b) [HNO2(aq)]éq = 2v
x n1 éq
II.2. c)
Les valeurs de Qr,eq obtenues sont les mêmes.
2 , 3 10 10
10 10 10 2 1 ]
.[
] .[
] [
] [
] .[
] [
] [H par ur dénominate le
et numérateur le
multiplie ] on
.[
] [
] .[
] [
5 , 0 3 , 3 8 , 3
1 2 2
1
2 3
2 3 2
,
3 2
2 2 ,
eq
pKa pKa pKa
pKa
eq eq eq
eq r
eq eq
eq eq
r
Qr
Ka Ka eq
HNO O
H eq HCO
eq HCOOH O
H Q NO
HNO O HCO
eq HCOOH eq
Q NO
1 - 2
2 2
2
1 2
mol.L 10
8 , 200 1
, 0 2
10 3 , 3 10 0 , ] 4
[
. ] 2
[
x x
x eq x
HNO
v x eq n
HNO eq
1 - 2
2 2
2
2 2
mol.L 10
200 12 , 0 2
10 3 , 3 10 0 , ] 8
[
. ] 2
[
x x
x eq x
HCO
v x eq n
CO
H eq
1 2
2 2
2 8,25 10 .
200 , 0 2
10 3 , 3 . ] 2
[ ]
[
x molL
x x v
eq x NO
H eq CO
H eq
2 , 10 3
8 , 1 10 12
) 10 25 , 8 , (
] .[
] [
] .[
] [
2 2
2 2
2 2
2 2
x x x eq x
Qr
HNO HCO
NO H
Qr HCO
éq éq
eq eq
eq
II.3. Pour le couple HNO2(aq) / NO2– (aq)
4 0175) , 0
0825 , log(0 3 , 3
] [
] log [
1
2 2
pH
eq HNO pKa NO
pH eq
