Exercice I Acides et bases en solution aqueuse
Exercice I
A. Questions de cours
1- Le produit ionique de l’eau à \({5^o}C\)est :
a) \({10^{ - 14}}\), b) \(25 \times {10^{ - 14}}\), c) \(1,8 \times {10^{ - 15}}\)
2- Le produit ionique de l’eau à \({80^o}C\)est :
a) \({10^{ - 14}}\), b) \(25 \times {10^{ - 14}}\), c) \(1,8 \times {10^{ - 15}}\)
3- L’opposé du logarithme décimal de la concentration en ions hydronium exprimée en mole par litre est appelé ……………………..ou encore ……………………..
4. Comment se fait la mesure du pH d’une solution aqueuse ?
5. Que signifie étalonner un pH–mètre,
6. Donner les étapes de l’étalonnage d’un pH-mètre
B « cocktail d’ions »
Quelles sont les concentrations des ions obtenues en dissolvant :
- 15g de \(Co{(N{O_3})_2}\), \(6{H_2}O\);
- 23g de \(NiS{O_4}\), \(7{H_2}O\) ;
- 25mL d’une solution de chlorure de fer III à 27,5% en masse de \(FeC{l_3}\), de masse volumique égale à1,26 kg/L sachant que le volume total de la solution est amené à 1L.
On donne en g/mol : Co = 58,9 ; Ni = 58,7, N= 14 ; O = 16 ; H = 1 ; S = 32.
Vérifier l’équation d’électroneutralité.
C. Le pH d’une solution obtenue par mélange de deux solutions d’acides forts s’obtient par la relation :
\(pH = - \) \(\log (\frac{{{n_{{1_{{H_3}{O^ + }}}}} + {n_{{2_{{H_3}{O^ + }}}}}}}{{{V_1} + {V_2}}})\)
où \({{n_{{1_{{H_3}{O^ + }}}}}}\) est la quantité de matière d’ions hydronium apportée par la première solution acide et \({{n_{{2_{{H_3}{O^ + }}}}}}\) est la quantité de matière d’ions hydronium apportée par la deuxième solution acide.
Calculer le pH de la solution obtenue en mélangeant 200ml d’acide chlorhydrique de concentration \({C_1} = {10^{ - 3}}\) mol/l et 300 ml d’acide sulfurique de concentration \({C_2} = \) \(5 \times {10^{ - 4}}\) mol/l.
D Le pH à 25°C d’une solution obtenue par mélange de deux solutions de bases fortes s’obtient par la relation:
\(pH = 14 + \) \(\log (\frac{{{n_{{1_{O{H^ - }}}}} + {n_{{2_{^{O{H^ - }}}}}}}}{{{V_1} + {V_2}}})\)
où \({{n_{{1_{O{H^ - }}}}}}\) est la quantité de matière d’ions hydroxyde apportée par la première solution basique et \({{n_{{2_{^{O{H^ - }}}}}}}\) est la quantité de matière
Calculer le pH de la solution obtenue en mélangeant 200ml d’hydroxyde de sodium de concentration \({C_1} = {10^{ - 3}}\) mol/l et 300 ml d’hydroxyde de calcium de concentration \({C_2} = 5 \times {10^{ - 4}}\) mol/l
Exercice II Acides et bases en solution aqueuse
Exercice II
A- Dans 200 ml d’eau, on dissout 0,2g d’hydroxyde de sodium ; le pH de la solution est égale à 12,4.
1. Calculer la concentration C de cette solution de soude et montrer que [OH-]=C.
2. Déduisez de la valeur du pH (question 1)) les concentrations des espèces présentes dans la solution ; montrer que NaOH est une base forte.
3. On dilue la solution précédente jusqu’à ce que \(C = 5 \times {10^{ - 1}}\) mol/L.
Montrer que le pH est effectivement égale à 7,1.
B- Une solution aqueuse d’acide perchlorique de densité 1,67 contient 71% de HClO4 en masse. Calculer la concentration molaire de cette solution.
- On veut préparer 5 litres d’une solution molaire d’acide perchlorique ;
Quel volume de la solution précédente doit-on utiliser ? On suppose que les volumes se conservent lors de la dilution.
- On dispose d’une solution d’acide sulfurique à 96% en masse, de densité 1,847. Quel volume de cette solution doit-on diluer avec de l’eau pour obtenir un litre d’acide sulfurique à 50% en masse de densité 1,395 ?
C. L'acide lactique (\({H_3}COH\) \( - COOH\)) est l'un des produits de fermentation des sucres. . Le pH d’une solution d’acide lactique de concentration \(C = 5 \times {10^{ - 2}}\) mol/L est égal à 2,6. On en prélève 20mL.
1. Écrire l’équation de la réaction de l’acide lactique avec de l’eau.
2. Faire un recensement qualitatif des espèces chimiques susceptible de se trouver dans cette solution.
3. Calculer la concentration de chaque espèce dans cette solution. On donne à 25°C Ke = 10-14.
D Le produit ionique de l’eau à 80°C est \(Ke = 2,5 \times {10^{ - 13}}\)
1- Calculer le pH de l’eau pure à cette température.
2- Une solution aqueuse à cette température a un p H égal à 6,8. Est-elle acide, basique ou neutre ?
3-200 ml d’une solution aqueuse contient \({10^{ - 4}}\) mol d’ions hydroxyde.
Calculer son pH à 0°C.
4-Ke augmente lorsque la température augmente, dans le corps humain à 37°C, le sang a un
pH =7,4. Le sang est-il un liquide neutre, acide ou basique ?
Exercice III Acides et bases en solution aqueuse
Exercice III
A. 1- Le produit ionique de l’eau à 10°C est \(Ke = 0,3 \times {10^{ - 14}}\)
1-1-Calculer le pH de l’eau pure à cette température.
1-2-Une solution aqueuse à cette température a un pH égal à 7,1. Est-elle acide, basique ou neutre? Justifier votre réponse.
1-3-500 ml d’une solution aqueuse contient \({10^{ - 6}}\) mol d’ions hydroxyde.
Calculer son pH à 10°C.
1-4-Le pH d’une solution aqueuse est 8,5 à 10°C.
En déduire sa concentration en ions hydroxyde.
1-5-Déterminer le pourcentage de molécules d’eau dissociées dans une eau pure à 10°C, puis en déduire le pourcentage de molécules d’eau ionisées dans cette eau pure.
1-6- Ke augmente lorsque la température augmente, une solution à 20°C à un pH =7.
Cette solution est-elle neutre, acide ou basique ? Justifier votre réponse.
2. 2-On trouve dans le commerce des solutions concentrées d’acide chlorhydrique. L’étiquette d’un flacon commercial porte les indications suivantes :
Densité par rapport à l’eau 1,18; 35% d’acide pur HCl (pourcentage en masse).
Déterminer la concentration molaire de la solution commerciale.
3-Quelle précaution faut-il prendre avant d’utiliser un pH -mètre pour mesurer le pH d’une solution aqueuse.
4-On dispose d’une solution S répartie dans quatre béchers.
Dans le premier, on ajoute 2 gouttes d’hélianthine,
Dans le deuxième, on ajoute 2 gouttes de rouge de méthyle,
Dans le troisième, on ajoute 2 gouttes de bleu de bromothymol,
Dans le quatrième, on ajoute 2 gouttes de vert de bromocrésol.
On obtient respectivement les couleurs suivantes : jaune, orange, jaune et vert.
| Indicateurs colorés | Couleur de la forme acide | Couleur de la forme basique | Zone de virage |
| Hélianthine | rouge | jaune | 3,1 - 4,4 |
| Rouge de méthyle | rouge | jaune | 4,5 - 6 |
| Bleu de bromothymol | jaune | bleu | 6,0 - 7,6 |
| Vert de bromocrésol | jaune | bleu | 3,5 - 5,5 |
En se servant du tableau ci-dessus, déterminer une valeur approchée du pH de la solution S.
5- On mélange 250 ml d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration \(5 \times {10^{ - 3}}\) mol/l à un volume V d’une solution d’acide sulfurique de concentration \({10^{ - 4}}\) mol/l pour obtenir un mélange de \(pH = 2,7\), Calculer V.
6-L’hydroxyde de potassium KOH ou potasse donne avec de l’eau une réaction totale. On mélange 400 ml d’une solution d’hydroxyde de potassium de pH =11,5 avec 600ml d’une solution d’hydroxyde de calcium de concentration \(5 \times {10^{ - 5}}\) mol/L.
Calculer le pH de la solution obtenue.
Exercice IV Acides et bases en solution aqueuse
Exercice IV
A.Mélanges de solution d’acides forts
1-On mélange 200 ml d’une solution A d’acide chlorhydrique de pH =2,5 et 300 ml d’une solution B d’acide chlorhydrique de pH inconnu. Le mélange a un pH =2,8.
En déduire le pH de la solution inconnue.
2-L’acide iodhydrique HI est, comme l’acide chlorhydrique HCl, un acide fort. On mélange
300 ml d’acide iodhydrique de pH =3 et 700 ml d’acide chlorhydrique de pH =4.
Calculer le p H de la solution obtenue.
B.Mélanges de solution de bases fortes
1-On dissout 0,8 g d’hydroxyde de sodium dans 500ml d’eau pure. A la solution obtenue, on ajoute 1L d’une solution d’hydroxyde de sodium de pH =12.
Déterminer le pH de la solution finale.
2- L’hydroxyde de potassium KOH ou potasse donne avec de l’eau une réaction totale. On mélange 400 ml d’une solution d’hydroxyde de potassium de pH =11,5 avec 200ml d’une solution d’hydroxyde de sodium de pH =8.
Calculer le pH de la solution obtenue.
Données : Masses molaires en g/mol : Na : 23 ; O :16 ; H :1
Exercice V Acides et bases en solution aqueuse
Exercice V
A. L’hydroxyde de calcium \(Ca{(OH)_2}\) donne dans l’eau une réaction totale tant que la solution n’est pas saturée. La solution obtenue est souvent appelée eau de chaux. On dissout 0,5 g d’hydroxyde calcium dans 500 ml d’eau pour obtenir une solution A.
1- Écrire l’équation bilan de mise en solution de composé.
2- Calculer la concentration de la solution d’hydroxyde de calcium A ainsi obtenue. En déduire la concentration en ions hydroxyde et le pH de cette solution A.
Données : Masses molaires en g/mol : Ca : 40 ; O : 16 ; H : 1
B. En droguerie, on trouve de la lessive de soude qui est une solution concentrée d’hydroxyde de sodium.
1-Une solution commerciale de 1L de soude, de densité d=1,333, contient en masse 30% d’hydroxyde de sodium NaOH pur.
Calculer sa concentration.
2-Pour des besoins d’une séance de travaux pratiques, on veut préparer 2L d’une solution d’hydroxyde de sodium de pH =12,5.
2-1-Quel volume de solution commerciale faut-il utiliser?
2-2-Comment le mesurer?
3-On verse 25 ml de solution commerciale dans un litre d’eau.
Quel est le pH de la solution obtenue ?
Exercice VI Acides et bases en solution aqueuse
Exercice VI
1. Sachant que l’acide fluorhydrique HF 0,1 mol/L se dissocie à 7,9 %,
Calculez les concentrations en HF, \({F^ - }\) et \({H_3}{O^ + }\) à l’équilibre, et calculez la constante d’acidité K a .
2. Sachant que \(N{H_3}\) 0,1 mol/L se protone à 1,3%,
calculez les concentrations en \(N{H_3}\), \(NH_4^ + \) et \(O{H^ - }\) à l’équilibre, et calculez la constante de basicité Kb ainsi que le pKb .
3. On dissout 0,07 mole d'acide acétique dans 500 ml de solution.
Quel est le pH de la solution sachant que 15 molécules d'acide acétique sur 1000 sont dissociées ?
4. Une solution aqueuse \(2,0 \times {10^{ - 1}}\) mol/L de méthylamine \(C{H_3}N{H_2}\) a un pH = 12.
a) Quel serait le pH d'une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium de même concentration ?
Que peut-on dire de la réaction d'ionisation de la méthylamine dans l'eau ?
b) Faites le bilan qualitatif des espèces présentes dans la solution aqueuse de
méthylamine.
c) Calculez les concentrations de toutes les espèces chimiques recensées.
