L'énoncé
On considère une solution d’acide citrique $S_1$ de concentration $C_1 = 2,0.10^{⁻2} mol.L^{-1}$ et une solution d’acide sulfamique $S_2$ de concentration $C_2 = 5,0.10^{-2} mol.L^{-1}$ et de même volume $V = 50 mL$. À
25 °C, on mesure un pH de valeur 2,4 pour $S_1$ et de valeur 2,2 pour $S_2$.
Cocher la ou les bonnes réponses pour chaque proposition.
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Question 1
L'équation de réaction d'un acide AH avec l'eau est :
$AH + H_3O^+ = A^- + HO^-$
$AH + H_2O = A^- + HO^-$
$AH + H_2O = A^- + H_3O^+$
$A^- + H_2O = AH + H_3O^+$
Il faut faire attention à équilibre l'équation en matière et en charge.
Question 2
Le taux d'avancement final $\tau = \dfrac{x_{éq}}{x_{max}}$ vaut pour l'acide citrique :
0.2
On dresse le tableau d'avancement de la réaction :
Sachant que $\tau = \dfrac{x_{éq}}{x_{max}}$, on a donc :
$n(H_3O^+) = x_{éq} = 10^{-pH}\times V$ et $x_{max} = C_1\times V$
Donc $\tau = \dfrac{10^{-pH}\times V}{C_1\times V} = \dfrac{10^{-pH}}{C_1} = \dfrac{10^{-2,4}}{2,0.10^{⁻2}} = 0.2$
15
20
5
Dresser le tableau d'avancement et en déduire l'expression de $x_{éq}$ et $x_{max}$ pour calculer $\tau$.
Question 3
Le taux d'avancement final $\tau = \dfrac{x_{éq}}{x_{max}}$ vaut pour l'acide sulfamique :
15 %
13 %
On a de même que précédemment :
$\tau = \dfrac{x_{éq}}{x_{max}}$, avec :
$n(H_3O^+) = x_{éq} = 10^{-pH}\times V$ et $x_{max} = C_2\times V$
Donc $\tau = \dfrac{10^{-pH}}{C_2} = \dfrac{10^{-2,2}}{5,0.10^{⁻2}} = 0.126$ soit 13 % environ.
20 %
2 %
Appliquer la même méthode que pour la proposition précédente.
Question 4
La constante de réaction Ka pour l'acide citrique :
Vaut $4\times 10^{-3}$.
Vaut $1,6\times 10^{-5}$.
Vaut $9,9\times 10^{4}$.
Vaut $9,9\times 10^{-4}$.
On a : $Ka = \dfrac{[A^-]_{éq} \times [H_3O^+]_{éq}}{[AH^-]_{éq}\times C^0}$ avec $C^0 = 1 mol.L^{-1}$.
Donc $Ka = \dfrac{x_{éq}^2}{C-x_{éq}\times C^0} = \dfrac{10^{-2 pH}}{C - 10^{-pH}} = \dfrac{10^{-2\times 2.4}}{2,0\times 10^{-2} - 10^{-2.4}} = 9,9\times 10^{-4}$
Ecrire l'expression de Ka et remplacer avec les valeurs du tableau d'avancement.
Question 5
La forme prédominante dans la solution $S_1$ est :
L'acide citrique.
On a : $pKa = - log(Ka) = 3$ or $pka > pH$ donc la forme acide prédomine.
Sa base conjuguée, le citrate.
Aucune forme ne prédomine.
On rappelle que pKa = - log(Ka).
L'expression de la dissociation d'un acide $AH$ dans l'eau est : $AH + H_2O = A^- + H_3O^+$