Mélange d'acide et de bases

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moi-93
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Mélange d'acide et de bases

Messagepar moi-93 » 02 Avr 2009, 17:41

Bonjour , je suis actuellement entrain de faire un exercice ,dans le quel je bloque , merci de bien vouloir m'aider .
voila l'énonce de l'exercice .
On mélange 40 mL d'une solution aqueuse d'acide maléique , H2A(aq) , de concentration de soluté apporté 0.10 mol.L^-1 , et 20 mL d'une solution aqueuse d'un sel de sa base conjuguée , Na+(aq) +HA- (aq) , de concentration de soluté apporté 0.050 mol.L-1. On obtient une solution S1.

1. Déterminer les concentrations des espèces présente dans le mélange à l'état initial .
Ma réponse:
n(H2A)= 40*10^-3 *0.10
4.0*10^-3 mol .
C(H2A)=4.0*10^-3/60*10^-3
= 6.7*10^-2 mol.L
(j'ai procéder de la même manière pour HA- ) .

2.a Donner les concentration des espèces en solution d'équilibre. On ne tiendra pas compte des réactions de H2A et de HA- avec l'eau .
Ma réponse :
La concentration a l'état d'équilibre est la même puisque nous ne tenons pas compte de la réaction avec l'eau .

b.Déterminer le Ph de la solution S1 à l'équilibre .
Ma réponse :
(en sachant que PKA du couple acide base H2A ET HA- vaut 2 d'après les donné de lexo ) alors :
PH = PKA + log [A- ]eq / [AH]eq
2+log (1.7/6.7) = 1.40
3. On mélanger 30mLd'une solution aqueuse d'acide fluorhydrique HF(aq) de concentration de soluté apporté 0.010 mol.L-1 , et 60 mL d'une solution aqueuse d'un sel de sa base conjuguée Na+ (aq) +F- (aq) , de concentration de soluté apporté 1.0*10^-3 mol.L^-1. On obtient une solution S2 .
a. Donner les concentration des espèce en solution à l'équilibre . On ne tiendra pas compte des réaction de HF (aq) et de F- avec l'eau .
n(HF) = 30*10^-3*0.010
=3*10^-4 mol
n(F-) =60*10^-3*1.0*10^-3
= 6*10^-5 mol
C(hf) =3*10^-4/9*10^-2
=3.33*10^-3 mol.L-1
C(F-) = 6.7*10^-4 mol . L-1

b. Déterminer le PH de la solution S2 à l'équilibre. (PKA = 3.2 pour HF/F- )
PH = 3.2+log (6.7*10^-4 /3.3*10^-3)
= 2.51

4. On verse la solution S1 dans la solution S2 . On obtient une solution S3 .
a. Faire l'inventaire des espèces présentes dans le mélange à l'état initial et donner leur concentration .
Ma reponse :
les espéces presente sont :
S1+S2 = S3
H2A ;HA-; HF ; F- .
[H2A] =6.7*10^-2 mol .L-1
[HA-] = 1.7*10^-2 mol.L-1
[HF] = 3.3*10^-3 mol.L-1
[ F-] = 6.7*10^-4 mol.L-1

b. Écrire l'équation de la réaction susceptible de se produire , en choisissant arbitrairement un sens d'écriture . Donner la constante d'équilibre K associée .
Voila c'est a partir ou j'ai vraiment un blocage :s .
parc e que je sais que S1: H2A+HA- = H2A+HA-
S2 : HF+F- = HF+F-
et que S3 = S1 + S2
je pense que cela peut donner :
H2A+HA- + HF+F- = HF+F- + H2A+HA- donc pour la constante d'équilibre , si je suis l'équation : cela me donne
K,eq =[ H2A]+[HA-] + [HF]+ [F-] / [ H2A]+[HA-] + [HF]+ [F-]
(donc normalement c'est égale a 1 ? ?,? )
c. Calculer le quotient de réaction à l'état initial QR,i et en deduire le sens d'évolution spontané du système chimique :
Qr,i = 6.7*10^-4 *3.3*10^-3*1.7*10^-2*6.7*10^-2 / 6.7*10^-4 *3.3*10^-3*1.7*10^-2*6.7*10^-2
donc a partir du résultat de K et QR,i je pourrait définir le sens .

Merci de bien vouloir m'aider . :)

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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar TheMoustic » 02 Avr 2009, 18:16

Déjà pour la question 4, tu mélanges S1 et S2. S1 => 60 mL & S2 => 90 mL

S3 => 150 mL !

Les concentration changent ! Tu peux passer par la quantité de matière puis diviser par le volume, mais tu peux aussi remarquer que:

n = Ci.Vi

Cf = n / Vf

=> Cf = Ci.Vi / Vf

i: nitiale (avant mélange)
f: finale (après mélange)

C'est enfaite la formule d'une dilution. La quantité de matière que tu prends reste la même:

n(prélevé) = n(dans le mélange)

n = C.V => C(prélevé).V(prévelé) = C(mélange).V(mélange)


=> C(mélange) = C(prélevé).V(prévelé) / V(mélange)

Sinon, la réaction de HA et de A-:

HA + A- <--- ----> A- + HA

(...)

HA + F- <--- ---> A- + HF

A- + HF <--- ---> HA + F-

........

J'enchaîne les pléonasme ^^ Les acides et bases faibles ne réagissent pas totalement ici, ils sont en équilibre (les seuls fois où c'est total c'est lors d'un dosage et encore....).

Toutes ces réactions sont concertées: elles se font en même temps, indifféremment jusqu'à un équilibre, caractérisé par une constante.

Pour:

HA + F- <--- ---> A- + HF => K1 = [A-].[HF] / ( [HA].[A-] )

HF + A- <--- ---> F- + HA => k2 = [HF].[A-] / ( [F-].[AH] )

-----------------------------------------------------

HA + F- + HF + A- <--- ---> A- + HF + F- + HA

=> K = K1.K2 = 1

De même, tu vois que tu as les mêmes choses de chaque coté de l'équation, ça se simplifie, il ne reste plus rien. Bon après ça à l'aire d'être tordu comme question, il y a peut être chose, mais là je vois pas..
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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar moi-93 » 02 Avr 2009, 18:35

:s désole mais je ne vois pas lorsque vous me dite que :
HA + A- <--- ----> A- + HA
parce on me demande H2A ? pas HA ?
c'est pas : H2A + HA- = H2A + HA-

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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar TheMoustic » 03 Avr 2009, 17:34

C'est peu le bordel comme exo ^^

Tu dis:
(en sachant que PKA du couple acide base H2A ET HA- vaut 2 d'après les donné de lexo ) alors :
PH = PKA + log [A- ]eq / [AH]eq


Sans considérer les réaction avec l'eau, on peut rien faire avec H2A, HA et A- seuls. C'est uniquement au moment du mélange que la réaction acido basique peut avoir lieu.

Moi je dirais, au vu des données de l'énoncé:

H2A + 2F- ------> A- + 2HF

On peut aussi avoir:

HF + HA- <------> F- + H2A

Mais cette réaction sera très faible.
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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar moi-93 » 03 Avr 2009, 20:21

Bonsoir ,

Oui finalement c'est : H2A + F- = Hf + HA- .
Mais je pense m'être trompée sur la question ou le me demande de faire l'inventaire des espèce chimique et donner leur concentration .
Pour par exemple C(h2A) = 4.0*10^-3 / 150 * 10^-3 (Ni / V totale ) V totale = 40+20+30+60 ?
voila je ne sais pas si je dois garder les concentration trouvé dans les questions précédent ou bien recalculé avec Volume totale .

merci de bien vouloir me répondre .

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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar TheMoustic » 04 Avr 2009, 10:19

Si tu as une solution A, Va = 200 mL, à la concentration Ca = 10-2 mol.L-1 par exemple, et une solution B, Vb = 150 mL, à Cb = 10-3 mol.L-1, que tu mélanges le tout, tu vas avoir:

Vmélange = VT = Va + Vb = 350 mL

na = Ca * Va
C'a = na / VT

C'a = Ca * Va / VT

nb = Cb * Vb
C'b = nb / VT

C'b = Cb * Vb / VT

La concentration dépend du volume (C = f(V)). Donc obligatoirement, si le volume change, la concentration aussi.
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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar moi-93 » 04 Avr 2009, 11:01

Oui , et bien je pense que je devrais alors revoir mes valeurs :
Ce qui me donne maintenant (l'inventaire):
V totale = 150*10^-3 L
[H2A] = 2.7*10^-2 mol.l-1
[HA-] = 6.7*10^-3 mol.l-1
[F-] = 4.0*10^-4 mol.l-1
[Hf] =2.0*10^-3

(je ne sais pas si je devrais faire apparaitre [Na+] [h20] (en excès] et [h30+ ] comme on me demande de faire l'inventaire des espèce présente.
c. Apres on me demande: Écrire l'équation susceptible de se produire ,en choisissant arbitrairement un sens d'écriture . Donner la constante d'equilibre K associé :
Ma réponse :
H2A + F- ==(sens ver la droite ) Hf+ Ha-
K= [HA-][HF] / [H2A][F-]

c. Calculer le quotient de réaction à l'état initial Qr,i et en deduire un sens d'évolution spontané du système chimique .

Ma reponse :
Qr,i = [HA-]i[HF]i / [H2A]i[F-] i
=(6.7*10^-3 * 2.0*10^-3) / (2.7*10^-2 * 4.0*10^-4 )
= 1.2
En sachant que :
K = 10^-pka1 -pks2
K = 10^ (-3.2 -2 )
= 6.3*10^-6
et comme nous avons K plus petit que QR,I alors le sens est indirect .
Est ce que c'est comme cela ?
Merci de bien vouloir me répondre :)

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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar TheMoustic » 04 Avr 2009, 11:24

En effet c'est bien:

H2A + F- ------> HA- + HF

Tes concentrations sont bonnes aussi ;)

Je suis d'accord pour Qr, mais pas pour K...

Je te conseil d'écrire les réaction avec l'eau des 2 couples et ainsi écrire leur Ka:

H2A + H2O <------> HA- + H3O+

=> Ka1 = [HA-].[H3O+] / [H2A]

pKa1(H2A/HA-) = 2,0


HF + H2O <------> F- + H3O+

=> Ka2 = [F-].[H3O+] / [HF]

pKa2(HF/F-) = 3,2


En suite nous avons:

H2A + F- ------> HA- + HF

K = [HA-].[HF] / ( [H2A].[F-] ) = Ka1 / Ka2 = 10-pKa1 / 10-pKa2 = 10-pKa1 + pKa2
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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar moi-93 » 04 Avr 2009, 13:14

donc chaque que je veux calculer K , je dois toujours dans un premier écrire l'équation avec leau ?

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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar TheMoustic » 04 Avr 2009, 13:16

Oui, c'est mieux, c'est un moyen de pas se tromper. En écrivant l'équation de réaction avec l'eau, tu peux facilement trouver le Ka de l'espèce. Tu fais de même pour l'autre espèce, et tu écris ensuite l'équation de réaction des 2 espèces entre elles ainsi que le K associé à la réaction. Tu peux donc ensuite remarquer les relation entre ce K et le Ka1 et le Ka2.
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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar moi-93 » 04 Avr 2009, 13:37

merci ,
cela veut dire que comme Qr,i /K <1 , alors le nous somme dans le cas d'un sens direct .
Après on me demande,
Construire le tableau descriptif de l'évolution du système chimique et déterminer l'avancement volumique :

H2A + F - - ------> HA- + HF
ÉTAT initial : ymax = ymax = 0 0
2.7*10^-2 4.0*10^-4

État final : 2.7*10^-2 - 4.0*10^-4 ymax ymax
ymax -ymax

(je ne comprend pas lorsqu'il me demande "déterminer l'avancement volumique" je dois juste calculer [H3O+] ? pour la déterminer

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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar TheMoustic » 04 Avr 2009, 20:24

Heuu, pour l'évolution du système, en fonction de Qr et K:

  • Si QR = K(T) le système est à l'équilibre
  • Si QR < K(T) le système va évoluer vers une augmentation de la quantité de produits (une diminution de la quantité de réactifs): la réaction progresse.
  • Si QR > K(T) le système va évoluer vers une diminution de la quantité de produits (une augmentation de la quantité de réactifs): la réaction régresse.
  • Si K < 10-4, alors la réaction est très peu avancée: <------ --->
  • Si 10-4 < K < 104, alors il y a un état d'équilibre: <--- --->
  • Si 104 > K, alors la réaction est totale: ------>

Après pour l'avancement volumique :o
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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar moi-93 » 04 Avr 2009, 20:55

ce n'est pas :
conf:
'l'avancement / par le volume , donc [H3o]/Volume totale ?

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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar TheMoustic » 04 Avr 2009, 21:50

Formule de l'avancement:

Image

Après, à toi de choisir l'espèce à considérer (H2A, HF...).
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Re: Mélange d'acide et de bases

Messagepar moi-93 » 04 Avr 2009, 22:11

je me suis trompée en plus sur le sens , c'est un sen s inverse et non direct .


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