Données : les mesures sont
effectuées à 25 °C :
Acide éthanoïque /
ion éthanoate :
CH3CO2H
/ CH3CO2-
pKA1 = 4,7
Ion
ammonium / ammoniac :
NH4+/
NH3 : pKA1 =
9,2
H3O+
/ H2O : pKA = 0
H2O / HO-:
pKA = 14
.
a) Qu'appelle-t-on produit ionique
de l'eau ?
b) Déterminer sa valeur à partir
des données précédentes.
On introduit de l'acide éthanoïque
pur dans de l'eau. On obtient une solution aqueuse S1 de volume V1 = 10 mL, de concentration apportée en acide
éthanoïque C1 = 2,00.10-2 mol.L- 1. La mesure du pH de la
solution S1 donne 3,2.
a) Écrire l'équation de la réaction
de l'acide éthanoïque avec l'eau. On note (1) cette équation.
b) Tracer le diagramme de
prédominance du couple acide éthanoïque / ion
éthanoate. En déduire l'espèce prédominante dans la
solution S1.
a) Déterminer l'avancement final xf1 de la réaction de l'acide éthanoïque avec l'eau (on pourra s'aider d'un tableau d'avancement).
b) Comparer xf1 et l'avancement
maximal x max1
c) En déduire le taux d'avancement final t1 de cette réaction.
d) Le résultat est-il cohérent avec
celui de la question Q2 b) ? Justifier.
Réaction de l'ammoniac avec l'eau
Soit une solution
préparée par dissolution
dans l'eau d'ammoniac
gazeux. On obtient
une solution aqueuse S2 de volume
V 2 = 10,0 mL, de concentration apportée en ammoniac
C2 = 1,00 x 10 –2 mol.L -1
.La mesure du pH de la solution S2 donne 10,6.
a) Écrire l'équation de la
réaction de l'ammoniac avec l'eau. On note (2) cette équation.
b)Tracer le diagramme de
prédominance du couple ion ammonium / ammoniac. En déduire l'espèce
prédominante dans S2.
c) Déterminer le
taux d'avancement final t2 de
cette réaction (on
pourra s'aider d'un
tableau d'avancement).
Evolution d'un mélange d'acide éthanoïque et d'ammoniac dans l'eau.
On
réalise une solution
S de volume V =
20 mL en
introduisant dans l'eau
2,00.10-4 mol d'acide éthanoïque et 1,00.10-4 mol d'ammoniac. On
modélise la transformation qui a
lieu par
la réaction suivante :
CH3COOHaq
+ NH3 aq =CH3COO-aq +NH4+aq
(3)
a) Calculer le quotient de réaction du système dans
l'état initial noté Qri.
b) Comparer Qri au quotient de réaction
dans l'état d'équilibre Qreq. Que peut-on en déduire ?
c) Exprimer Qreq en fonction de l'avancement maximal xf3 de
la réaction (on
pourra s'aider d'un
tableau d’avancement). En déduire
la valeur de x f 3 . La
comparer à la valeur de l'avancement maximal xmax3.
d) La transformation du système peut-elle être considérée comme totale ? A l'aide du bilan de matière dans l'état final, citer, pour chacun des couples CH3CO2H / CH3CO2- et NH4+ /NH3, les espèces prédominantes dans la solution S. Expliquer pourquoi la valeur du pH de la solution S est égale à 4,7.