ÉTUDE D’UNE SOLUTION DE CHLORURE D’HYDROXYLAMMONIUM (4 pts) énoncé

2009 Polynésie               

1. Étude du couple ion hydroxylammonium / hydroxylamine.

1.1. Dissolution du chlorure d’hydroxylammonium dans l’eau.

NH3OHCl(s) = NH3OH+(aq)  + Cl–(aq)

1.2.1. Un acide au sens de Brønsted, est une espèce chimique capable de céder un proton H+.

 

1.2.2.NH3OH+(aq)  +  H2O(l)  =  NH2OH(aq)  +  H3O+(aq)              (1)

 

1.2.3.


2. Dosage de la solution S

2.1.  

2.2. réaction de dosage entre les ions hydroxylammonium NH3OH+(aq) et les ions hydroxyde HO-(aq) :

 

NH3OH+(aq)  +  HO–(aq)  =  NH2OH(aq)  +  H2O(l)      (2)

 

2.3.1. À l’équivalence, les réactifs sont alors introduits dans les proportions stœchiométriques.

.et ont totalement réagit

2.3.2. La zone de virage de l’indicateur coloré doit contenir le pH à l’équivalence : on choisirat la phénolphtaléine

8,2 (solution incolore) < pHE = 9,1 < 10,O (solution rose)

 

La solution acide initialement  incolore, deviendra rose une fois passée l’équivalence.

 


2.3.3. À l’équivalence la quantité de matière d’hydroxyde de sodium de sodium versée est égale à la quantité d’acide présente initialement :

nBéq = nA

CB.VBéq = CA.VA


3. Avancement de la réaction (1) de l’ion hydroxylammonium avec l’eau.

3.1. pH = 3,8 :

[H3O+(aq)] = 10–pH

[H3O+(aq)] = 10–3,8 = 1,6´10–4 mol.L-1

 

3.2.

Équation chimique (1)

 

     NH3OH+(aq)              +      H2O(l)                    =                  NH2OH(aq)     +             H3O+(aq)  

État du système

Avancement (mol)

Quantités de matière

(mol)

État initial

0

n0

Solvant

0

0

État final réel

xf

n0 – xf

Solvant

xf

xf

État final si la réaction est totale

xmax

n0 – xmax = 0

Solvant

xmax

xmax

 

3.3. taux d’avancement final t de cette réaction en fonction de no et nf (H3O+) puis en fonction des concentrations molaires CA et [H3O+]f.


or n0 = CA.V et nf(H3O+) = [H3O+(aq)]f.V


Le taux d’avancement final  est inférieur à 1, la transformation est limitée ou partielle

 

3.4. constante d’acidité KA de la réaction (1) NH3OH+(aq)  +  H2O(l)  =  NH2OH(aq)  +  H3O+(aq)     


 

d’après (1), [H3O+(aq)]f = [NH2OH(aq)]f = 10–pH.

Et d’après le tableau d’avancement [NH3OH+(aq)]f = (no-xf)/V = CA – [H3O+(aq)]f,

ainsi  =

KA = = 8,4´10–7


3.5 pKA = – logKA

pKA = – log(8,4´10–7) = 6,1

Les deux valeurs obtenues sont quasi identiques (Données :  pKA(NH3OH+(aq) / NH2OH(aq)) = 6,0).