Chimie je sèche sur un exercice

[invite0bf010fb]

Bonjour, je sèche sur un exercice dont voici l'énoncé:

Une solution d’acide sulfurique H2SO4 à un pH égal à 3. En supposant cet acide totalement ionisé en solution, calculer alors les molarités des ions H3O+ et SO42-
1- Calcul de la molarité des ions HO3+ et SO42-
2- Dans 1 litre de la solution précédente, on ajoute 10-3 moles de sulfate disodique Na2SO4. Calculer la molarité des ions H3O+, Na+, SO42-

Pour la question 1 pas de soucis voici ce que j'ai répondu:

L’acide sulfurique est un diacide fort (totalement ionisé en solution)
H2SO4 + 2H20 --> 2H3O+ + SO42-
2H2O --->H3O+ + OH-
Relation d’électro-neutralité de la solution :
2[H3O+] = [SO42-] + [OH-]
D’où [SO42-] = 2[H3O+] - [OH-]
Or [OH-] << [H3O+] ([OH-] est négligeable devant [H3O+]) donc :
[SO42-] = 2[H3O+]
Conservation des espèces : [SO42-] = c
Calcul de la concentration molaire en ion HO3+

pH = 3 = -log[c] d’où [c]= 10-3

Or c = [SO42-] et [SO42-] = 2[H3O+] Donc [H3O+] = c/2 = 10-3/2 = 5.10-4

Dans cette solution, la Molarité des ions [HO3+] = 5.10-4 et la molarité des ions [SO42-]= 10-3

Par contre pour la question 2, je ne vois pas comment résoudre le problème.
j'ai commencé comme ça:

Etant dérivé d'un acide fort (acide sulfurique H2SO4) et d'une base forte (hydroxyde de sodium NaOH ou Bicarbonate de sodium), le Na2SO4 est un sel neutre dont la solution aqueuse est de pH 7.

Solution A (acide sulfurique) : pH = 3

Solution B (Sulfate disodique): pH = 7

Etant donné que la solution A et B présentent une concentration identique de 10-3 moles en acide Sulfurique, on peut écrire :

Na2SO4(aq) + H2SO4(aq) --> 2 NaHSO4(aq)

La solution C est constituée de 2 moles de NaHSO4 (sel d’acide) de concentration 10-3

Action du NaHSO4 sur l’eau:
NaHSO4 + H20 --> H30+ +NaSO4-
2H20 -->H30+ +NaSO4-

Mais là je suis bloquée!!!!
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[pephy]

Pour la question 1 pas de soucis voici ce que j'ai répondu:

L’acide sulfurique est un diacide fort (totalement ionisé en solution)
H2SO4 + 2H20 --> 2H3O+ + SO42-
2H2O --->H3O+ + OH-
Relation d’électro-neutralité de la solution :
2[H3O+] = [SO42-] + [OH-]D’où [SO42-] = 2[H3O+] - [OH-]
Or [OH-] << [H3O+] ([OH-] est négligeable devant [H3O+]) donc :
[SO42-] = 2[H3O+]
Conservation des espèces : [SO42-] = c
Calcul de la concentration molaire en ion HO3+

pH = 3 = -log[c] d’où [c]= 10-3

Or c = [SO42-] et [SO42-] = 2[H3O+] Donc [H3O+] = c/2 = 10-3/2 = 5.10-4

Dans cette solution, la Molarité des ions [HO3+] = 5.10-4 et la molarité des ions [SO42-]= 10-3

bonjour
Si, justement il y a un souci !
Dans l'électroneutralité ce sont les ions sulfate qui comptent double pas les H3O+
En négligeant les OH- on voit de suite qu'il y a deux H3O+ pour un sulfate

[invite0bf010fb]

bonjour
Si, justement il y a un souci !
Dans l'électroneutralité ce sont les ions sulfate qui comptent double pas les H3O+
En négligeant les OH- on voit de suite qu'il y a deux H3O+ pour un sulfate

Oui je suis d'accord donc 2 H3O+ = SO42- d'ou H3O+ = SO42-/2 et SO42- = C donc H3O+ =C/2 Je me plante quand j'écris ça??????

[pephy]

Oui je suis d'accord donc 2 H3O+ = SO42-

Non! L'électroneutralité s'écrit

C'est d'ailleurs évident puisqu'un H2SO4 libère 2 ions H+ et un seul SO4²- (c'est un diacide)

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0bf010fb]

Non! L'électroneutralité s'écrit

C'est d'ailleurs évident puisqu'un H2SO4 libère 2 ions H+ et un seul SO4²- (c'est un diacide)

Exacte maintenant que tu me le fais remarquer ça paraît logique!!!!!!

donc [H3O+] = 2.c = 2.10-3
j'avais fait mon raisonnement à l'envers
Mais bon faut dire que je viens de reprendre mes études et la chimie ça fait 15 ans que je n'en ai pas fait alors j'ai un peu de mal à être logique avec moi même!!!!!!!

Par contre pour la Deuxième question saurais-tu me mettre sur la piste, car là j'avoue que je sèche mais peut être que je suis mal partie avec mon équation bilan de départ non???????

[pephy]

la 2e question je la vois très simplement:
on ajoute des ions Na+ et SO4--; il n'y a aucune réaction...

Y a t-il un chimiste dans la salle?

[invite0bf010fb]

la 2e question je la vois très simplement:
on ajoute des ions Na+ et SO4--; il n'y a aucune réaction...

Y a t-il un chimiste dans la salle?

Oui cette solution là m'a traversée l'esprit cela voudrait dire que la 1ière solution est une solution tampon???????? Ohlala,il faut que je vérifie la définition d'une solution tampon, c'est loin tous ça pour moi!!!!!!

[pephy]

non, il n' y a pas de tampon;c'est une solution acide.
Pour faire un calcul plus précis il faudrait tenir compte du pKa du couple HSO4-/SO4-- mais vu qu'il vaut 1,9 je n'ai pas l'impression que ce soit utile

[invite0bf010fb]

non, il n' y a pas de tampon;c'est une solution acide.
Pour faire un calcul plus précis il faudrait tenir compte du pKa du couple HSO4-/SO4-- mais vu qu'il vaut 1,9 je n'ai pas l'impression que ce soit utile

Bon je vais essayer de me dépatouiller avec tout ça pour faire un démonstration qui tienne la route. Oui le pKa du HSO4-/SO4-- vaut 1,99 je viens de vérifier.
en tout cas je te remercie pour ton aide, elle m'a été précieuse. Heu, peut-être à charge de revanche mais pas en chimie en tout cas!!!!!

[RuBisCO]

Bonjour,
Comme on considère que l'acide est complètement ionisé, l'exercice considère que l'acide sulfurique est un acide fort.
Je te renvoie à la méthode sur les polyacides forts dans les http://forums.futura-sciences.com/ch...ml#post3096842.

[moco]

Pour résoudre ce problème, il faut supposer que la solution d'acide contient c mol H₂SO₄ dissous au début dans un litre d'eau.
La 1ère dissociation est totale. Donc la dissolution forme une solution contenant provisoirement c mole de H⁺ et c mole de HSO₄^- par litre. Mais une partie de ces ions HSO₄^- se dissocient selon l'équation :
HSO₄^- <--> H⁺ + SO₄^2-.
J'écris H⁺ pour gagner du temps, mais tu comprendras qu'il faudrait écrire H₃O⁺.
Ceci dit, les c mole de HSO₄^- se dissocient en formant x moles supplémentaires de ions H⁺ et x moles de ions SO₄^2-.
Les concentrations finales en solution sont :
[H⁺] = c + x = 10^-3
[HSO₄^-] = c - x = 10^-3 - 2x
[SO₄^2-] = x
Tu suis ?

Avec un pK_a de 1.9, on peut écrire la constante de ce 2ème équilibre ainsi :
K_a = 10^-1,9 = 1.26 10^-2 = [H⁺][SO₄^2-]/[HSO₄^-] = 10^-3x/(10^-3 - 2x)

Ceci est une équation à une inconnue, dont la solution, après quelques calculs algébriques, est : x = 4.8 10^-4

Or : 10^-3 = c + x. Donc : c = 5.2 10^-4

[pephy]

bonsoir moco

oui çà c'est le calcul complet, mais çà fait un pH=3,3
et l'énoncé indique pH=3 et indique que l'on suppose l'acide complètement ionisé

[pephy]

Oups! désolé j'avais mal lu
x c'est la concentration en sulfate.
Mais je trouve que l'énoncé est quand même bizarre

[RuBisCO]

Donc on aurait d'après ma formule :



Par conséquent :

[invite0bf010fb]

bonsoir moco

oui çà c'est le calcul complet, mais çà fait un pH=3,3
et l'énoncé indique pH=3 et indique que l'on suppose l'acide complètement ionisé

pH à 3,28 exactement!!!!!
Le ph = 3 c'est pour la 1ière solution (1ière question). Pour la deuxième question on ne nous donne pas le pH.
Bon j'ai suivi mais c'est du Na2SO4 que l'on rajoute!!!! Les ions Na+ ce sont des ions spectateurs alors???????

[invite0bf010fb]

Donc on aurait d'après ma formule :



Par conséquent :

Oui sauf que dans une solution d'acide fort il me semble que le
pH = -log(c)

[invite0bf010fb]

Oups! désolé j'avais mal lu
x c'est la concentration en sulfate.
Mais je trouve que l'énoncé est quand même bizarre

Oui moi aussi je trouve l'énoncé bizarre!!!!!

[RuBisCO]

Non, non, je confirme car c'est un polyacide.

[invite0bf010fb]

Non, non, je confirme car c'est un polyacide.

Donc ma première question est fausse car je suis partie sur le fait que pH = -log(c)?????!!!!

Ahlalala, j'ai bien un cours mais alors si je le suis à la lettre, pour la 1iere question, selon le prof : une solution d'acide fort pH = -log(c) définition d'un acide fort: "Lorsque l’on dissout un acide dans l’eau, soit cet acide se dissocie entièrement, et on ne trouve plus de molécules d’acide ; on parle alors d’acide fort...."
Je n'ai pas la définition d'un polyacide
Au début j'avais résolu la 1iere question sans lire le cours et effectivement je trouvais la concentration en H3O+ = 5,2.10-4 (et j'avais utilisé la formule pH = -log(H3O+)

[RuBisCO]

En fait, tu as 2 H₃O⁺ par molécule d'H₂SO₄ dissociée. Donc comme la dissociation est totale :
Et comme
On a

[invite0bf010fb]

En fait, tu as 2 H₃O⁺ par molécule d'H₂SO₄ dissociée. Donc comme la dissociation est totale :
Et comme
On a

Bon Ok pour le pH, c'est ce que j'avais calculé en tout premier sans regarder le cours, ensuite en lisant le cours je me suis embrouillée!!! Je suis en formation à distance donc pas évident, je ne vois le prof qu'une fois par mois!!!!!!

Bon et pour la deuxième question tu aurais une piste?????

[dggchim]

Pour la 2ième question, Pephy a raison

a 2e question je la vois très simplement:
on ajoute des ions Na+ et SO4--; il n'y a aucune réaction...

Pas de réaction chimique .Tu additionne donc simplement les moles.
Tu calcules les moles de chaque ions, tu tiens compte du volume et tu obtiens les molalités

[invite0bf010fb]

Pour la 2ième question, Pephy a raison

Pas de réaction chimique .Tu additionne donc simplement les moles.
Tu calcules les moles de chaque ions, tu tiens compte du volume et tu obtiens les molalités

Alors si j'ai bien compris ça donne ça:

Na2SO4(aq) + H2SO4(aq)-->2Na+ + 2H+ + 2SO42-

2 H+ + 2H20 --> 2H30+

Pour 1 mole de Na2SO4 et 1 mole de H2SO4 , on obtient 2 moles d’ion sodium, 2 moles d’ion sulfate et 2 moles d’ions hydrogène qui se combineront avec 2 molécules d’eau pour donner 2 moles d’ion H30+
La molarité de la solution devient 2.10-3 (On rajoute 10-3 mole de Na2SO4 à une solution de molarité 10-3, le volume de change pas -->1 litre) donc la concentration de chaque ion = 4.10-3

Est ce que c'est bon?

[dggchim]

La molarité de la solution devient 2.10-3 (On rajoute 10-3 mole de Na2SO4 à une solution de molarité 10-3, le volume de change pas -->1 litre) donc la concentration de chaque ion = 4.10-3

Pas 4.10-3 mais 2.10-3 comme tu le dis au début de ta phrase (2.10-3 mole/l en Na+, SO4 2- et H3O+)

[invite0bf010fb]

Pas 4.10-3 mais 2.10-3 comme tu le dis au début de ta phrase (2.10-3 mole/l en Na+, SO4 2- et H3O+)

Oui exacte!!!! j'ai multiplié par 2 pfffff n'importe quoi, je crois qu'il est tant que j'aille me coucher, ce n'est plus l'heure de faire de la chimie!!!!

En tout cas merci pour ton aide. La chimie c'est pas trop mon truc, je suis enseignante en zootechnie et là je viens de reprendre une formation pour intégrer une école d'ingénieur agro (en formation adulte); Toutes ces notions sont loin pour moi et en fait je crois que je me prend la tête pour rien car je me rend compte que les solutions des exo sont relativement simples!!!!!!