Calcul de pH PACES

[Aerosnop]

Bonjour à tous, comme dit dans le titre, je suis en P1 et j'essaye de faire des annales de chimie en ce moment.
Mais le problème c'est que j'ai beaucoup de mal à faire le lien entre le cours et les qcm...

Par exemple ce QCM qui me semble pourtant être un classique, je n'y arrive pas alors que je connais toutes les formules sur le bout des doigts:

"On mélange 200mL d'acide méthanoïque (HCOOH) de concentration 10^-2 M avec 100 mL d'acide nitrique (HNO3) à la concentration de 3.10^-2 M. On donne le pKa du couple HCOOH/HCOO-= 3,7. Quel est le pH de la solution obtenue?"

Sachant que l'on a pas de calculatrices je suppose que s'il y a des calculs de log, ils seront simples. J'ai écrit la réaction entre les deux composés : HCOOH + NO3- <=> HCOO- + HNO3 puis j'ai essayé d'appliquer la formule de pH d'une solution entre un acide fort et une base faible , ce qui revient à appliquer la formule du pH d'un acide faible soit pH=1/2(pKa-log(C)) mais je ne sais pas si ma formule ou même ma réaction est bonne, et je ne sais pas quoi mettre à la place du C.

Si vous pouviez m'aider ce serait top! Une fois que j'aurais compris cela je pense que j'aurais les bases (sans mauvais jeux de mots )!

Merci beaucoup
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[jeanne08]

pas de panique ... on ne te donne pas de pKa pour HNO3 car c'est un acide fort donc totalement dissocié en H3O+ et NO3- et comme HNO3 n'existe pas dans l'eau il ne peut pas y avoir de réaction de HCOOH sur NO3 - . Donc on a une solution qui contient des H3O+ ( provenant de HNO3) et HCOOH ( acide faible très peu dissocié dans l'eau ) ;Il faut donc calculer la concentration en H3O+( 100 mL de HNO3 3.10-2 mol/L dans 300 mL de solution ) et tu vas en déduire le pH très simplement

morale : bien réfléchir aux propriétés ( ici acidobasiques) des espèces mises dans la solution

[Aerosnop]

D'accord merci je vais regarder cela! Pardonnez moi pour cette question sûrement des plus simples mais comment sait-on si une molécule est présente dans l'eau ou non? Par exemple vous dites que HNO3 n'existe pas dans l'eau, mais comment le sait-on et comment sait-on si HCOOH est présent ou non?

Merci

[Aerosnop]

Bien, je viens d'appliquer ce que vous m'avez conseillé et j'ai trouvé la bonne réponse! Merci beaucoup!

Néanmoins je ne comprends toujours pas pourquoi il ne peut y avoir de réactions de HCOOH sur NO3-... :-/

Désolé de vous déranger,
Encore merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

Tu as du avoir un cours sur les acides dans l'eau : un acide fort ( HNO3, H2SO4,HCl) est totalement dissocié dans l'eau donc on ne donne aucun pKa car un tel acide n'existe pas dans l'eau: HNO3 + H2O -> NO3- +H3O+.. Ici HNO3 n'existe pas donc impossible de le former dans l'eau . Par ailleurs il existe des acides faibles qui se dissocient dans l'eau selon un équilibre AH + H2O = A- + H3O+ . Cet équilibre est caractérisé par Ka , constante petite et lorsque tu dois résoudre un exo avec un acide faible on te donne la valeur du pKa

[Aerosnop]

D'accord, par conséquent les ions H3O+ provenant de HCOOH sont négligeables? Et c'est donc pour cela que l'on tient compte uniquement de ceux issus de HNO3 pour calculer le pH?
Merci

[Aerosnop]

Par ailleurs j'ai aussi cette question à laquelle je ne comprends malheureusement pas grand chose, si vous pouviez m'expliquer svp:

"Le pKa du couple HCN/CN- est 9,3 . On dissout 6.5 grammes de cyanure de potassium (M=65 g.mol-1) dans 1L d'eau. Parmi les propositions suivantes, lesquelles sont exactes?"

A) [HCN]>[CN-] car l'acide cyanhydrique est un acide faible
B) [CN-]>[HCN] car CN- est une base faible
C) [HCN]=[CN]
D) pH=11.15
E) Si on ajoute un excès d'acide sulfurique à cette solution, alors HCN devient l'espèce prépondérante

Correction: B, D, E

Mes raisonnements:
Pour A, B et C je ne comprends même pas le sens de ces items, car pour moi vu que le pKa est de 9,3 alors par définition je me dis que ce sont et des acides faibles et des bases faibles (je crois que j'ai loupé une étape...) car ce que j'ai retenu du cours c'est qu'un acide fort a un pKa<0 et une base faible a un pKa >14 et entre les deux ce sont des composés faibles.

J'ai calculé la concentration molaire de cyanure de potassium et j'ai donc C= 10^-1 M. En suivant vos conseils j'ai écrit la réaction HCN + H2O <=> CN- + H3O+ mais je ne sais vraiment pas quoi faire après ... De ce fait je ne sais pas non plus trouver l'explication à l'item D.

Pour l'item E, pareil, je n'arrive pas à expliquer, du moins j'ai une explication instinctive qui serait que l'acide sulfurique étant un acide fort, alors la solution "s'acidifie" et donc HCN qui est l'acide conjugué du couple est prépondérant. Mais mes explications s'arrêtent là..

[jeanne08]

On met du cyanure dans l'eau : CN- est une base faible , HCN est l'acide faible conjugué.
Quand on met une base dans l'eau que se passe t il ? reponse : elle prend un H+ ( une base capte un H+) à l'eau donc la réaction qui a lieu est CN- + H2O = HCN + OH- réaction qui marche mal donc CN- est quasi intact donc réponse B) exacte
Ensuite tu dois calculer le pH d'une solution de base faible ... tu as peut être appris une formule ...
Quand on ajoute de l'acide sulfurique ( acide fort) il va donner H+ aux CN-( qui deviennent HCN) et comme on met un excès d'acide on aura beaucoup plus de HCN donc réponse E) bref ton explication est très bonne pour l'item E)

morale : bien réfléchir aux propriétés acidobasiques des espèces mises en présence et cela devient plus facile ...
pour l'histoire des pKa ... les pKa des acides faibles sont mesurables , par contre les pKa négatifs des acides forts sont calculés car en réalité il n'y a pas d'équilibre entre un acide fort et sa base conjuguée dans l'eau et un tel pKa n'est pas mesurable dans l'eau. Bref un pKa négatif et un pKa plus grand que 14 n'ont pas de signification en solution aqueuse, seuls sont à considérer les pKa compris entre 0 et 14

[Aerosnop]

Wow! Génial merci beaucoup j'ai beaucoup mieux compris grâce à vous! Je vais essayer tout de suite d'appliquer la formule! Merci!

[Aerosnop]

Bonjour, je reviens par rapport aux derniers messages :

pourquoi n'est il pas possible pour l'item A et B de procéder par une approche avec l'acide faible? J'entends par là pourquoi ne pas dire que HCN dans l'eau cède un proton et forme cette réaction: HCN+H2O <=> CN- + H3O+ ? De ce fait dire que la réaction fonctionne mal car HCN est un acide faible donc qu'il y a plus d'HCN auquel cas la réponse A serait vraie? (Alors qu'elle est fausse?)

Merci!

[jeanne08]

Certes HCN est un acide faible capable de réagir ( mal) sur l'eau comme tu le dis mais tu ne mets pas HCN dans l'eau mais la base faible CN- ... il faut tenir compte de ce que tu mets au départ dans l'eau !

[Aerosnop]

Aaaah d'accord Oui du KCN qui se dissout en CN- et K+ donc du CN-... Merci!