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2éme Bac SM Transformation et réaction acide - base Sauf indicateur contraire,

2éme Bac SM Transformation et réaction acide - base Sauf indicateur contraire, la température des solutions est de 25◦C . À cette température ,Ke = 10−14 et le pKe = 14, 0 . Exercice 1 : Une solution aqueuse d’acide méthanoïque HCO2H de concentration apportée C = 3, 0 × 10−2mol/l a un pH égal à 2, 65 à 25◦C . 1. Écrire l’équation de la réaction qui se produit lors de la mise en solution de l’acide méthanoïque dans l’eau. 2. Déterminer les concentrations des ions oxonium, des ions méthanoate et de l’acide méthanoïque dans cette solution . 3. En déduire les valeurs de la constante d’acidité KA et du pKA du couple considéré à 25◦C Exercice 2 : 1. Écrire les équations de réaction entre : (a) L’acide lactique CH3CHOHCO2H et l’ion nitrite NO− 2 ; (b) l’acide formique HCO2H et l’ion hydroxyde HO−. 2. Calculer la constante d’équilibre associée à chacune de ces réactions à 25◦C 3. En déduire les valeurs de la constante d’acidité KA et du pKA du couple considéré à 25◦C Données à 25◦C : pKa ( CH3CHOHCO2H/CH3CHOHCO− 2 ) = 3, 9 pKa ( HNO2/NO− 2 ) = 3, 3 pKa ( HCO2H/HCO− 2 ) = 3, 8 pKa ( H2O/HO−) = 14, 0 Exercice 3 : Acide acétylsalicylique, ou aspirine C9H8O4, noté HA est l’acide conjugué de l’ion acétylsa- licylate, C9H7O− 4 noté A−. Le pKa de ce couple vaut 3,5 à 37◦C. À cette température, le pH est égal à environ 1, 5 dans l’estomac, 6, 0 au niveau de duodénum et 7, 4 dans le sang . 1. Quelle est l’espèce prédominante du couple HA/A−dans l’estomac, le duodénum et le sang ? 2. Exprimer puis Calculer le rapport [A−] [HA] dans l’estomac . Exercice 4 : Le document ci-dessous représente le diagramme de distribution d’un mélange d’acide ben- zoïque , C6H5COOH(aq) , noté HA et d’ion benzoate , C6H5COO−(aq) noté A−à 25°C , Mahdade Allal 1/ ?? http://www.chimiephysique.ma 2éme Bac SM il indique les pourcentages d’acide benzoïque et d’ion benzoate en solution , en fonction du pH. La concentration molaire totale apportée en acide et base conjugués C = 10mmol/l . À partir du diagramme : 1. Déterminer la valeur du pKa du couple . 2. Les concentrations molaire en acide et base conjugués dans une solution de pH = 5, 0 . 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 % pH %HA %A− Exercice 5 : On détermine la constante d’acidité d’un couple acide/base KA en se basant sur la mesure de la conductivité des solutions de diﬀérentes concentrations sans connaître les valeurs de la conductivité molaire ionique . On applique cette méthode au couple de l’acide benzoïque C6H5COOH. On prépare des solutions d’acide benzoïque de diﬀérentes concentrations et on mesure leurs conductivités ; on obtient les résultats suivants : C(mol/l) 1, 0.10−2 3, 0.10−3 2, 5.10−3 2, 0.10−3 1, 0.10−3 6, 7.10−4 5, 0.10−4 σ(µS.cm−1) 273, 4 189, 0 132, 0 115, 0 81, 3 61, 7 52, 1 1. Écrire l’équation de la réaction correspond à la transformation de l’acide benzoïque avec l’eau sachant que cette transformation est limitée . 2. Soit V le volume de la solution d’acide benzoïque établir le tableau d’avancement de de cette réaction sans calcul . 3. Déterminer l’expression de la constante d’acidité KA en fonction de xeq , V et C . 4. En déduire KA en fonction de C et τ le taux d’avancement ﬁnal . Mahdade Allal 2/ ?? http://www.chimiephysique.ma 2éme Bac SM 5. Trouver une relation entre σ la conductivité de la solution , C , τ et les conductivité molaires ioniques λH3O+ et λC6H5CO2H 6. Montrer la relation suivante : σ2 c = −KA.α.σ c + KA.α2 α = [λH3O+ + λC6H5COOH] 7. la courbe ci contre représente σ2 c en fonction de σ c ; déterminer l’équation de cette courbe , en déduire la valeur de KA 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 σ c (S.l.mol−1.m−1) σ2 c (10−2S2.l.mol−1.m−2) Exercice 6 : Une solution d’acide hypochloreux HClO(aq) de concentration apportée C = 1, 0 × 10−3mol/l a un pH égal à 5, 3. 1. Écrire l’équation de la réaction de l’acide hypochloreux avec l’eau, puis donner la valeur de sa constante d’équilibre . 2. Calculer le taux d’avancement ﬁnal de cette réaction . Quelle est la fraction d’acide hypochloreux dissocié , c’est à dire la fraction d’acide ayant réagi avec l’eau ? 3. Calculer le rapport [ClO−] [HClO]. Cette valeur est-elle en accord avec la réponse précé- dente ? 4. Quelle serait la teint prise , dans cette solution, par chacun des indicateurs colorés suivantes : le bleu de bromothymol , le rouge de méthyle , le bleu de bromophénole . Données à 25◦C : pKa ( HClO/ClO−) = 7, 5 indicateur coloré Rouge de méthyle bleu de bromothymol bleu de bromophénol zone de virage 4.2-6.2 6.0-7.6 3.0-4.6 Exercice 7 : acide lactique et pH du sang Le pH du sang doit toujours être proche d’une valeur de 7,4. L’un des couples acide/base présent dans le sang est le dihydrogénophosphate/hydrogénophosphate :H2PO− 4 /HPO2− 4 dont le pKa est pKa1 = 6, 8 (à 37◦C). Une activité musculaire soutenue produit de l’acide lactique qui passe dans le sang. Le pKa du couple acide lactique/ion lactate est pKa2 = 3, 9. L’acide lactique est CH3CH2OHCO2H. La mesure de la concentration en ion hydrogénophosphate avant l’eﬀort donne :[HPO2− 4 ]i = 0, 80mol/l Mahdade Allal 3/ ?? http://www.chimiephysique.ma 2éme Bac SM 1. Avant toute activité musculaire, on mesure le pH du sang : pH = 7,4. Calculer le rapport [H2PO− 4 ]i [HPO2− 4 ]i . Préciser l’espèce prédominante. 2. Après un intense eﬀort, on mesure le nouveau pH du sang : pH = 7,2. (a) Écrire l’équation de la réaction entre l’acide lactique formé et l’ion hydrogéno- phosphate. (b) Écrire l’expression de la constante d’équilibre de cette réaction notée K. Calculer sa valeur. Montrer que l’on peut considérer cette réaction comme quasi totale. (c) Calculer les rapports [H2PO− 4 ]i [HPO2− 4 ]i et [acide lactique]/[lactate] dans le sang. (d) En utilisant les questions précédentes et en dressant un tableau davancement, calculer la quantité totale d’acide lactique passée dans le sang après l’eﬀort, sachant que le volume sanguin total est V = 5 L. On supposera que l’acide lactique est un réactif limitant. Exercice 8 : dosage On désire vériﬁer l’indication d’une étiquette provenant d’une solution A de soude commer- ciale dont l’étiquette indique : pourcentage massique en hydroxyde de sodium : 20% ; densité de la solution : d = 1,04. On propose de doser cette solution par de l’acide nitrique HNO3 , l’équivalence étant mise en évidence par un indicateur coloré : le BBT. Mode opératoire 1. On demande au préalable de diluer 50 fois la solution A, pour obtenir un volume V ′ A = 250mL d’une solution que l’on note A. (a) Décrire le protocole expérimental en précisant le matériel utilisé, choisi dans la liste du matériel disponible (voir ci-après). (b) Indiquer les précautions à prendre. 2. On dose VB = 10, 0mL de la solution A par la solution d’acide nitrique (NO− 3 +H3O+) de concentration C0 = 0, 0500mol/l . On dispose pour cela d’une burette graduée de 50 mL, d’un bécher, d’un agitateur magnétique et d’un ﬂacon de BBT. (a) Faire un schéma légendé du dispositif. (b) Écrire léquation de la réaction de dosage. (c) En utilisant les données, préciser ce qui permet daﬃrmer quon a atteint l’équivalence. Étude de la concentration de la solution de soude 1. À l’équivalence le volume d’acide ajouté est V0,eq = 20, 6mL. Calculer la concentration de la solution A en ions hydroxyde HO−. 2. Calculer la concentration en ions HO−de la solution A. 3. Vériﬁer que le pourcentage massique en hydroxyde de sodium porté sur l’étiquette est correct. Mahdade Allal 4/ ?? http://www.chimiephysique.ma 2éme Bac SM Données : Couples acide/base : H3O+/H2O ; H2O/HO− Masse volumique de l’eau : ρ = 1, 00g/cm3 Zone de virage du BBT : 6,0 7,6 (couleur jaune si pH < 6, couleur bleue si pH > 7,6). Masses molaires : M(H) =1g/mol, M(Na)=23g/mol, M(O)=16g/mol . Le pKe de l’autoprotolyse de l’eau est 14 à 25◦C. Matériel disponible : Propipette ; pipettes jaugées de 5 mL, 10 mL, 20 mL ; ﬁoles jaugées de 100 mL, 20 mL, 250 mL ; béchers de 250 mL, 100 mL, 150 mL ; bidon d’eau distillée. Exercice 9 : On prépare une solution S de volume 500ml d’une solution aqueuse d’acide benzoïque C6H5COOH(aq), en dissolvant , dans la quantité convenable d’eau , une masse m d’acide benzoïque pure . 1. Écrire l’équation de dissociation de l’acide benzoïque dans l’eau ; 2. Donner l’expression de la constante d’acidité Ka du couple C6H5COOH/C6H5COO−; 3. On suit les variations du pH de la solution lors de l’ajout, dans un volume VA = uploads/Finance/ transreaacidebaseexercices-16-17-pdf.pdf