Acide Sulfurique et ammoniaque

[invitee94fff31]

Voila mon problème et j'aimerais bien avoir un peu d'aide pour finir cet exo.
Merci d'avance

Alors le problème le voila :

L'acide sulfurique est l'acide le plus employé dans l'industrie. On prépare un volume V = 1,0 L de solution S d'acide sulfurique, en diluant un volume v = 1,0 mL de solution commerciale (p=98%, d=1,84, M=98g.mol-1). On prépare également une solution aqueuse d'ammoniac, de concentration cb = 2,00.10-2 mol. L-1.

Question:

1/ Donner la formule de l'acide sulfurique et écrire l'équation de sa réaction acido-basique avec l'eau. Quel acide la solution S contient t-elle? Donner sa formule et son nom.

2/ Calculer la concentration c(a) de soluté apporté de la solution S, puis celles des espèces présentes.

3/ Ecrire l'équation de la réacrion acido-basique qui se produit quand on mélange une solution d'acide sulfuique et une soltion d'ammoniac.

Je vous remercie d'avance pour vos réponses
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[invite67377289]

première apparition sur ce site.je révise en ce moment tout le programme de 1ère S en chimie et physique (euh je suis en TS) donc je me lance dans cet exo s'il est toutefois toujours d'actualité.

1/ la formule de l'acide sulfurique est H2SO4 qui lorsqu'il est mis en solution aqueuse donne: H2SO4 --> 2(H+) + ((SO4)2-) (solution S)
Ici l'entité qui montre que c'est un acide, c'est le proton H+.Or un H+ seul n'existe pas; c'est pourquoi on prendra le couple H3O+/H2O car d'autre part les ions (SO4)2- sont des ions "spectateurs".
L'équation de la réaction avec l'eau est donc :
(H3O+) + H2O --> H2O + (H3O+)
où les H3O+ du côté réactif représentent en fait l'acide sulfurique et les H3O+ du côté produit représentent l'acide conjugué de l'eau.

La solution S contient donc l'acide H+ (que je rappelle n'existe pas seul) on écrit donc l'acide H3O+ qui porte comme nom l'ion oxonium.


2/ cette question est assez difficile mais j'ai déjà eu un exercice équivalent donc je suis quasiment sûr du résultat.

on a Ca=n/V et n=m(soluté)/M d'où Ca=m(soluté)/(M*V)
de plus P= 100*m(soluté)/m(solution) (attention à ne pas confendre les 2 m )
on isole m(soluté) et on obtient m(soluté)=m(solution)*P/100 que l'on reporte dans l'équation avec Ca :

Ca = ( m(solution)*P ) / (100M*V)

or la densité d=p (rhô et non pas le P de pourcentage)= m(solution)/V = 1.84 kg/L = 1840 g/L
que l'on retrouve dans l'expression de Ca.

On en déduit que Ca = ( p(rhô) * P ) / (100*M)
et Ca = (1840*98)/(100*98) = 18.4 mol/L

Pour ce qui est des concentrations des espèces présentes, on a vu en début d'exo que H2SO4 --> (2H+)+(SO4)2-
d'après cette équation on voit que
[H2SO4] = Ca = 18.4 mol/L
[H+] = 2Ca = 36.8 mol/L
[SO4 2-] = Ca = 18.4 mol/L

3/ Pour la solution d'acide sulfurique on prend le couple H3O+/H2O (pourquoi?? voir question 1) et pour la solution d'ammoniac on prend le couple NH4+/NH3.
L'équation de la réaction est donc :

(H3O+) + (NH3) = (H2O) + (NH4+)

[invite67377289]

euh... je doute finalement sur un point dans les explications que j'ai données auparavant :
quel est le couple où intervient SO4 2-?
est-ce H2SO4/HSO4-? parce que j'ai fait des recherches sur le net et je retrouve plusieurs fois ce couple...
est-ce que l'acide sulfurique fait parti des acides forts? au quel cas il advient d'utiliser le couple H3O+/H2O...?
car il me semble que, comme pour l'acide chloridrique (HCl), le couple utilisé est H3O+/H2O car lors de la mise en solution aqueuse de HCl (solide) on obtient (H+)(aq) + Cl-(aq) or les H+ réagissent avec l'eau pour former l'ion oxonium H3O+.
est-ce bien cela ou est-ce que je fais fausse route?

et par le même processus, par mise en solution de l'acide sulfurique on obtient :
improprement
H2SO4(s) --> 2H+(aq) + SO4 2-(aq)
et en fait
H2SO4(s) --> 2H3O+(aq) + SO4 2-(aq)
où SO4 2- est un ion spectateur et on prend donc le couple
H3O+/H2O ???


merci de m'apporter une réponse

[invitec0e43bba]

Concernant l'acide sulfurique, c'est en fait un diacide: il y a deux couples acido/basiques mis en jeu.
Le premier est H2SO4/HSO4(-) de pKa=-3<0: c'est un acide fort
Le second est HSO4(-)/SO4(2-) de pKa=1.9: c'est un acide moyen.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite67377289]

merci pour la réponse.
Mais est-ce que l'ion SO4 2- intervient dans les équations de réaction ou est-ce qu'on peut le considérer comme ion spectateur?
parce que l'acide sulfurique donne
H2SO4 --> 2H+ + SO4 2-
ou
H2SO4 --> H+ + HSO4-
le couple à prendre est donc H3O+/H2O si SO4 2- ou (HSO4-) est spectateur ?

exemple avec HSO4-
H+ + HSO4- + NH3 = NH4+ + HSO4- (improprement)
et donc
H3O+ + NH3 = NH4+ + H2O (simplification des HSO4- (spectateurs))


please

[invite67377289]

euh désolé je m'approprie un peu ce forum...
mais je viens de relir la réponse d'ANtoinePerpete et je viens de me rendre compte qu'il y avait écrit que le pKa du couple H2SO4/HSO4(-) était négatif !!! comment est-ce possible qu'un pKa soit négatif?
J'ai vu en cours que le diagramme de prédominance permettait de distinguer pour quelles valeurs de pH la forme acide ou basique d'un couple prédomine.
Ainsi pour le couple CH3COOH/CHCOO- de pKa = 4.8 on a :
pour un pH < 4.8, CH3COOH prédomine
pour un pH > 4.8, CH3COO- prédomine.
(ce qui est logique : la forme acide prédomine pour les pH plus acides que le pKa et la forme basique prédomine pour les pH moins acides (donc plus basiques)que le pKa du couple.)

mais si le pKa est négatif? comment le diagramme de prédominance peut exister? je n'ai jamais vu de pH < 0 !!!???
et si cela existe quel effet ça a chimiquement parlant(destructif)?

[invitec0e43bba]

Je m'explique. Prenons un couple acide/base quelconque, noté AH/A(-).
La réaction de l'acide avec l'eau s'écrit

AH + H2O = A(-) + H3O(+)

On définit ensuite Ka comme étant la constante thermodynamique de cette réaction. Si on la considère totale, on va avoir
Ka > 10^3
donc log(Ka) > 3
d'où -log(Ka) = pKa < -3 < 0
On a bien un pKa négatif: c'est la caractéristique des acides forts.

En ce qui concerne les domaines de prédominance, on a vu que la réaction avec l'eau était totale: du coup on considère que l'acide fort est totalement dissocié (en ions H3O(+)) dans l'eau.
Tout ce là est très logique chimiquement ^^.

[invite67377289]

d'accord merci pour les explications.
c'est bien ce que je pensais (H2SO4 en solution aqueuse dissocié ce qui revient à prendre le couple acide-base H3O+/H2O) sauf que maintenant c'est plus clair