Exercices td réactivité chimique acido basique solutions tam

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TD de Réactivité Chimique – Acides et Bases

I. Préparation d’une solution d’acide chlorhydrique de pH = 6,8

Quel volume d’acide chlorhydrique faut-il prélever d’une solution 10^-6 M pour préparer 100 ml d’une solution diluée de pH = 6,8 ?

II. Étude d’un acide HA de concentration 0,05 M et de pH = 3,50

1) L’acide HA est-il fort ou faible ?

2) Que vaut son pKa si jamais il est faible ?

3) Que vaut son degré de dissociation α ?

4) Quelles sont les concentrations des espèces dissoutes ?

III. Calcul du pH de solutions d’acides

1) d’une solution d’acide iodhydrique HI de concentration C_A = 10^-8 M (Ka = 10¹⁰).

2) d’une solution centimolaire d’acide fluorhydrique HF. pKa (HF/F^-) = 3,2.

IV. Calcul du pH des solutions suivantes

a) KI 10 g/l.

b) NH₄Cl 0,1 M, pKa (NH₄⁺/NH₃) = 9,2.

c) NaF 0,1 M, pKa (HF/F^-) = 3,2.

d) NH₄F 0,1 M, pKa (NH₄⁺/NH₃) = 9,2 et pKa (HF/F^-) = 3,2.

V. Calcul du pH de mélanges d’acides

a) HNO₂ + HCN : pKa (HNO₂/NO₂^-) = 3,3 et pKa (HCN/CN^-) = 9,3.

b) HF + HNO₂ : pKa (HF/F^-) = 3,2 et pKa (HNO₂/NO₂^-) = 3,3.

VI. Calcul du pH de solutions à base d’acide phosphorique

1) d’une solution molaire d’acide phosphorique H₃PO₄.

2) a) d’une solution 0,1 mol/l d’hydrogénophosphate de potassium KH₂PO₄.

b) d’une solution 0,1 mol/l de dihydrogénophosphate de potassium K₂HPO₄.

Données : pKa₁ (H₃PO₄/H₂PO₄^-) = 2 ; pKa₂ (H₂PO₄^-/HPO₄^2-) = 7 et pKa₃ (HPO₄^2-/PO₄^3-) = 12.

VII. Calcul du pH après ajout de HBr à une solution de soude

On ajoute à 10 mL de soude 0,05 M un volume V de HBr 0,02 M. Calculer le pH quand V = 10 mL et V = 25 mL.

VIII. Étude de la méthylamine CH₃NH₂

1) On dissout une masse de 1,24 g de méthylamine CH₃NH₂ dans de l’eau distillée à 25°C pour obtenir 500 mL d’une solution S. Calculer la concentration C_B de la solution.

2) À un volume V_B = 50 mL de cette solution, on ajoute petit à petit une solution d’acide chlorhydrique HCl de concentration C_A = 0,1 mol/L^-1.

a) Calculer le pH de la solution de méthylamine avant l’addition de HCl.

b) Tracer le diagramme de prédominance des espèces, calculer la constante K de la réaction et conclure.

3) Calculer le pH après addition d’un volume de HCl de 20 mL, 40 mL et 60 mL.

Données : pKa (CH₃NH₃⁺/CH₃NH₂) = 10,7 à 25°C. M (H=1 ; C=12 ; N=14 g/mol).

IX. Calcul du pH d’un mélange HF et NH₃

Calculer le pH du mélange réalisé en ajoutant à 40 mL d’acide fluorhydrique HF 0,1 M, 30 mL d’ammoniac NH₃ 0,2 M.

Données : pKa (HF/F^-) = 3,2 ; pKa (NH₄⁺/NH₃) = 9,2.

X. Étude d’un mélange NH₄F, HCl et NaOH

On dispose d’un litre de mélange contenant 0,1 mol d’acétate d’ammonium NH₄F, 0,1 mol d’acide chlorhydrique HCl et 0,3 mol de soude NaOH. En vous aidant du diagramme de prédominance, donner les espèces en solution et leurs concentrations respectives à l’équilibre.

Calculer le pH du mélange à l’équilibre.

Données : pKa (HF/F^-) = 3,2 ; pKa (NH₄⁺/NH₃) = 9,2.

FAQ

1. Comment déterminer si un acide est fort ou faible à partir du pH ?

Un acide est considéré comme faible si son pH est supérieur à -log(C_A), où C_A est sa concentration. Pour un acide fort, le pH est égal à -log(C_A).

2. Qu’est-ce que le degré de dissociation α ?

Le degré de dissociation α représente la fraction d’acide dissociée en solution. Il se calcule par α = [A^-]/C_A, où [A^-] est la concentration de l’anion et C_A celle de l’acide initial.

3. Comment tracer un diagramme de prédominance ?

Un diagramme de prédominance se construit en déterminant les pH où chaque espèce (acide ou base conjuguée) est majoritaire. Les zones de prédominance sont séparées par les pKa des couples acido-basiques impliqués.