Remédiation obligatoire de Chimie Générale

1er bac Sciences
Remédiation obligatoire de Chimie Générale - Correctif du Travail II
Les questions 4 et 5 du deuxième travail font l’objet d’un correctif, car elles ont été, en
général, mal faites par les étudiants.
Question 4 : calcul de pH
Lors d’une séance de laboratoire, il est demandé aux étudiants de titrer 10 mL d’une solution
de NaH2PO4 0,1 mol/L par 20 mL de soude – NaOH – 0,1 mol/L.
1) Ecrivez les équations des réactions d’ionisation, de l’acide phosphorique H3PO4 et
indiquez les valeurs des constantes d’acidité.
H3PO4 + H2O ↔ H2PO4- + H3O+ Ka1 = 10!!,!
H2PO4- + H2O ↔ HPO4 2- + H3O+ Ka2 = 10!!,!
HPO4 2- + H2O ↔ PO4 3- + H3O+ Ka3 = 10!!",!
2) Tableau d’avancement des réactions. Attention l’ion dihydrogénophosphate H2PO4- est
un ion bifonctionnel et il y a donc deux réactions successives avec OH- base forte.
1ère réaction
Nombres de
initiaux
Nombres de
après réaction
2ème réaction
Nombres de
initiaux
Nombres de
après réaction
H2PO4+
moles C . V
= 0,1 . 0,010
= 0,001
moles 0,001 – 0,001
=0
HPO4 2- +
moles 0,001
OH →
0,1 . 0,020
= 0,002
HPO4 20
0,002 – 0,001
= 0,001
OH→
0,001
0,001
PO4 30
moles 0,001 – 0,001
=0
0,001 – 0,001
=0
0,001
+
H2 O
+
H2 O
3) Calculons le pH de la solution résultante : il reste 0,001 mol de PO43- , base faible,
dans 10 + 20 = 30 mL de solution.
!,!!"
On a donc : pH = 7 + ½ pKa3 + ½ log Cb = 7 + ½ 12,4 + ½ log (!,!"!) = 12,46
Deux étudiants distraits se sont malencontreusement trompés et ont utilisé 20 mL de HCl 0,1
mol/L à la place des 20 mL de soude.
H2PO4Nombres de
initiaux
Nombres de
après réaction
+
HCl
moles 0,001
0,002
moles 0
0,001
→
H3PO4
+
Cl-
0,001
Il reste donc 0,001 mol de HCl, acide fort, et 0,001 mol de H3PO4, acide faible que l’on
néglige pour le calcul du pH de la solution.
!,!!"
On a donc : pH = - log Ca = - log ( !,!"! ) = 1,48
Françoise Derwa ; 2013-2014
1er bac Sciences
Question 5 : Equilibres acide-base
20 mL d’une solution d’acide sulfureux 0,5 mol/L sont titrés par une solution d’hydroxyde
de potassium 1 mol/L.
1) Réaction de neutralisation, complète car KOH est une base forte :
H2SO3 (aq) + KOH (aq) → KHSO3 (aq)) + H2O (l)
Ou écriture ionique : H2SO3 (aq) + OH- (aq) → HSO3- (aq)) + H2O (l)
Ca = 0,5 mol/L Cb = 1 mol/L
Va = 20 mL
Vb = ??
!" . !"
!,! . !"
Volume de base ajouté au premier point équivalent Vb,éq1 = !" = ! = 10 mL
2) Zones successives de la courbe de titrage et nature des espèces présentes :
1ère zone :
H2SO3
4ème zone :
HSO3-/SO322ème zone :
H2SO3/HSO35ème zone = 2ème PE :
SO32ème
er
ème
23 zone = 1 PE :
HSO3
6 zone :
SO3 + OH en excès
H2SO3 (aq) +
OH- (aq) →
HSO3+
na
nb ajoutées
n formées
Temps initial
0,020 . 0,5 = 0,01
H2SO3 acide faible → pH = ½ pKa1 - ½ log Ca = ½ 1,9 - ½ log 0,5 = 1,1
Vb = 0 mL
H2O
Vb = 5 mL
H2SO3 (aq) +
OH- (aq) →
HSO3+
Temps initial
0,01
0,005
Après réaction
0,005
0
0,005
Demi-équivalence : mélange tampon avec C(H2SO3) = C(HSO3-) → pH = pKa1 = 1,9
Vb = 10 mL
H2SO3 (aq) +
OH- (aq) →
HSO3+
Temps initial
0,01
0,01
Après réaction
0
0
0,01
1er PE : HSO3- ampholyte → pH = ½ (pKa1 + pKa2) = ½ (1,9 + 7,2) = 4,55
On assiste maintenant à la neutralisation progressive de 0,01 mol de HSO3- par KOH.
Attention, 0,01 mol de KOH ont déjà été consommées par la neutralisation de H2SO3.
Vb = 15 mL
HSO3- (aq) +
KOH (aq) →
SO32+
Temps initial
0,01
0,005
Après réaction
0,005
0
0,005
ème
Demi-équivalence : 2 mélange tampon avec C(HSO3 )= C(SO32-) → pH = pKa2 = 7,2
Vb = 20 mL
HSO3- (aq) +
KOH (aq) →
SO32Temps initial
0,01
0,01
Après réaction
0
0
0,01
𝟎,𝟎𝟏
ème
22 PE : SO3 base faible → pH = 7 + ½ 7,2 + ½ log 𝟎,𝟎𝟒 = 10,3
+
Vb = 40 mL
HSO3- (aq) +
KOH (aq) →
Temps initial
0,01
0,03
Après réaction
0
0,02
𝟎,𝟎𝟐
KOH base forte en excès → pH = 14 + log 𝟎,𝟎𝟔 = 13,52
+
SO320,01
Françoise Derwa ; 2013-2014