AE- Force d'un acide
Tous les acides et toutes les bases ne sont pas équivalents et ne se comportent pas de la même façon face à l'eau.
Partie 1 : Mesure du pH de solutions d'acide ou de base de concentration donnée pour en déduire le caractère fort ou faible de l'acide ou de la base.
Données :
Produit ionique de l'eau à 25°C : .
°
Ke = 1,00.10-14
Un acide est dit "fort" lorsque sa réaction avec l'eau est une transformation totale.
M(acide sulfamique) = 97,1 g.mol-1
Matériel :
coupelle de pesée et spatule
balance au dixième de gramme
pissette eau distillée
béchers de 100 mL
Fiole jaugée de 100,0 mL
Pipette jaugée de 10,0 mL
Pipette simple
pHmètre
Acide sulfamique en poudre
solutions à 5,0.10-2 mol.L-1 du tableau
Travail 1 :
Déterminer la masse d'acide sulfamique à peser pour préparer V3=100 mL d'une solution aqueuse S3
d'acide sulfamique de concentration c =5,0.10-2 mol.L-1.
Proposer un protocole pour réaliser cette solution, faire valider par le professeur.
Travail 2 : compléter le tableau, réaliser les mesures avec un volume V identique (mesurés dans les béchers) pour les différents acides.
Solutions à c =5,0.10-2 mol.L-1
pH mesuré [H30+]éq
mol.L-1
[HO- ]éq
mol.L-1 Acide chlorhydrique
H30+(aq), Cl-(aq) Acide éthanoïque CH3COOH(aq)
Acide sulfamique NH2SO3H(aq)
Hydroxyde de sodium Na+(aq), HO-(aq)
Ammoniac NH3(aq)
Partie 2 : Programmes Python pour déterminer le taux d'avancement d'une réaction f= xf/xmax . Questions sur le programme 1:
1. ligne 6 : A quoi correspond h ?
2. ligne 7 : justifier que xmax est bien égal à la quantité de matière d'acide initiale "ni".
3. ligne 8 : montrer que xf = Vxh .
4. ligne 12 : pourquoi un acide est dit "fort" si son taux d'avancement de la réaction avec l'eau est supérieur à 0,99 et "faible" dans le cas contraire ?
5. Télécharger le "programme1.py" depuis l'atelier ou depuis l'ENT. Ouvrir Edupython et exécuter le programme en saisissant les valeurs des grandeurs demandées des acides utilisés à la partie 1. En déduire la force de ces acides.
Questions sur le programme 2:
1. ligne 7 : à partir d'un tableau d'avancement et de l'expression de KA, retrouver l'équation du second degré dont l'inconnue est taux à résoudre. Donner les coefficients constants de l'équation a, b et c de l'équation ax2 + bx +c =0.
2. ligne 9 : pourquoi le programme ne calcule qu'une solution de l'équation du second degré?
3. Télécharger le "programme2.py" depuis l'atelier ou depuis l'ENT. Ouvrir Edupython et exécuter le programme en saisissant le pKA de l'acide sulfamique pKA=0,99 à 25°C.
4. Conclure sur la force de l'acide en fonction de Ci.
Questions sur le programme 3 :
1. Télécharger le "programme3.py" depuis l'atelier ou depuis l'ENT. Ouvrir Edupython et exécuter le programme en saisissant la concentration de l'acide sulfamique utilisé à la partie 1.
2. Conclure sur l'influence du pKA sur la force de l'acide pour une concentration Ci donnée.
Programme1 : détermination de la force d'un acide en fonction du pH de la solution 1
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#Programme : détermination d'un taux d'avancement à partir de la mesure du pH
# AH + H2O = A- + H3O+
ni=float(input("Indiquer la quantité ni (en mol) d'acide introduite dans l'eau :")) V=float(input("Indiquer le volume V de la solution obtenue en litre:"))
pH=float(input("Indiquer le pH de la solution obtenue :")) h = 10**(-pH)
xmax=ni # calcul de l'avancement maximal xf=V*h # calcul de l'avancement à l'équilibre taux=xf/xmax # calcul du taux d'avancement final
print("Le taux d'avancement final =", round(taux,4))# taux arrondi à 4 chiffres après 0
# affichage de la valeur du taux d'avancement final if taux > 0.99 :
print("L'acide est fort") else :
print("L'acide est faible")
# affichage de la force de l'acide
Programme2 : Influence de la concentration Ci en quantité de soluté sur le taux d'avancement final 1
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# Influence de la concentration Ci en quantité de soluté sur le taux d'avancement final from matplotlib import pyplot as plt
import numpy as np
pKa=float(input("Indiquer la valeur du pKa du couple acide-base : pKa = ")) Ka = 10**(-pKa)
Ci=np.linspace(0,1,100)# fait varier Ci de 0 à 1 mol/L avec 100 valeurs
# équation du second degré à résoudre : Ci . f2
+ KA . f - KA = 0 delta=Ka**2+4*Ka*Ci
tauxfinal = (-Ka + delta**0.5)/(2*Ci) plt.xlabel("Ci(mol/L)")
plt.ylabel("taux d'avancement final (%)") plt.plot(Ci,tauxfinal,c="red",marker="o") plt.grid()
plt.show()
Programme3 : Influence du pKA sur le taux d'avancement final à concentration Ci en acide égale 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
# Influence du pKA sur le taux d'avancement final à concentration Ci en acide égale from matplotlib import pyplot as plt
import numpy as np
Ci=float(input("Indiquer la valeur de la concentration de l'acide en mol/L : Ci = ")) pKa=np.linspace(0,14,100)
Ka= 10**(-pKa)
# équation du second degré à résoudre : Ci . f2 + KA . f - KA = 0 Delta=Ka**2+4*Ka*Ci
tauxfinal = (-Ka + Delta**0.5)/(2*Ci) plt.xlabel("pKa")
plt.ylabel("taux d'avancement final taux(%)") plt.plot(pKa,tauxfinal,c="red",marker="o") plt.grid()
plt.show()
