Chimie de l'eau

[invite5ebb8c46]

Bonjour à tous,

J'ai une petite question en chimie de l'eau : je dispose d' 1 litre d'eau à pH = 11.
question 1: je désire ramener le pH à 5,5 avec de l'acide sulfurique H2SO4. La question est quelle est la quantité d'acide sulfurique dois je injecter pour avoir le pH désiré (5,5).
question 2: si je dois faire l'inverse c'est à dire partir d'1 litre d'eau à pH = 5,5 et je désire ramener le pH à 11 avec du NaOH, quelle est la quantité de soude dois injecter pour avoir le pH désiré (11).
J'ai besoin un peu d'aide
merci
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[nlbmoi]

La réaction qui va être mise en oeuvre est H₃O⁺ + OH^- = 2 H₂O
A l'état initial (pH=11), tu peux déterminer la concentration en OH^-.
Tu peux déterminer celle à l'état final (pH=5.5).
Tu connais l'état initial, final : tu écris un tableau d'avancement pour connaître la quantité de matière à rajouter en H₃O⁺.

[invite171486f9]

Salut,
pour compléter et préciser un peu la réponse de nlbmoi : la réaction H30+ + HO- va bien être celle mise en jeu lorsque tu commences à pH=11. Comme dans un dosage, il y a un moment où tu as versé suffisamment d'acide sulfurique pour réagir avec tous les ions HO-. Pas tous, à proprement parler, car il y a toujours des ions oxonium et hydroxyde dans une eau, même parfaitement neutre. Simplement, à pH=7, tu as en solution la même activité (ou concentration) pour les ions oxonium que pour les ions hydroxyde, et elle est très faible. On peut donc considérer qu'à partir de ce moment là (que tu peux comparer à un point équivalent comme dans un dosage), tout l'acide sulfurique que tu ajoutes va rester en solution sans réagir, et donc diminuer le pH de manière beaucoup plus rapide.

Donc pour résumer :

1) Réaction totale entre H3O+ versé et HO- présent dans l'eau basique. Calcule la quantité à verser de H3O+ sans oublier qu'une mole d'acide sulfurique nous donne 2 moles d'ions oxonium en solution. Tu vois pourquoi ?
Cette réaction se poursuit jusqu'à ce que tu aies versé suffisamment de H30+ pour consommer la "totalité" des ions HO-, où en tout cas, arriver à un pH=7. A partir de ce moment là, la concentration des ions HO- est trop faible, et un ajout de H30+ ne peut plus réagir avec pour diminuer le pH de manière significative.

2) Ajout simple d'ions H30+ pour diminuer le pH de 7 à 5,5. Repars de la définition du pH pour savoir de quelle concentration à quelle concentration les ions H30+ doivent passer pour réaliser ce saut de pH.

[invite5ebb8c46]

merci d'avoir répondu à mon message Citron_21.
Pour répondre à la question à citron 21: oui je sais pourquoi 1 mol d'acide sulfurique donne 2 moles de H3O+ car la réaction mise en jeu est : H2SO4 + 2H2O ==== SO4 2- + 2H2O . Donc pour calculer la quantité de OH- je pars de la formule pH= 14+ log[OH-] avec pH = 11 ensuite je détermine le nombre de moles de OH- dans un volume de 1 litre je suppose. Mais pour calculer la quantité de H3O+ je dois partir de la reaction de H3O+ + OH- ==== 2H2O c'est à dire 1 mole de OH- réagit avec 1 mole de H3O+ donc la quantité de OH- dans la solution doit être la même quantité de H3O+ versé jusqu'à pH neutre (pH=7). Mais de pH =7 à pH = 5.5 comment calculer la quantité de H3O+ a mettre.
Mon principal problème c'est de savoir comment calculer le volume d'acide sulfurique à mettre dans le solution pour passer de pH=11 à pH=5.5.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite171486f9]

Volume versé de pH=11 à pH=7 : oui c'est ça, tu utilises la réaction de dosage (réaction totale) de H30+ sur HO-. Lorsque tu as versé la même quantité de H30+ qu'il y avait initialement de HO-, tu as atteins l'équivalence, et il ne reste que de l'eau. (et donc aussi une infime quantité de H3O+ et HO- obtenus par réaction d'autoprotolyse de l'eau, à savoir 10^-7 mol/L pour chacun des 2 ions. tu ne peux pas espérer avec une concentration nulle en ces 2 ions à cause de l'autoprotolyse).

Volume versé de pH=7 à pH=5,5 : ici, tu passes en milieu acide, donc raisonne plutôt avec les ions H30+. Tu passes d'une concentration de 10^-7 mol/L (autoprotolyse de l'eau), donc quasi nulle, à une concentration que tu détermines grâce à la définition du pH. pH=-log[H+]. Ajoutes donc une quantité d'acide, telle que ta concentration passe de 10^-7 (donc en approximation, de 0) à la nouvelle concentration calculée pour pH=5,5. N'oublies pas que, comme tu l'as précisé, l'acide sulfurique est un diacide.

[invite3026ff02]

Cela na peutétre pas de sens dans cette discution sinon la sécurité mais un professeur m'avais apres une phrase pour ne pas avoir d'accident. (Acide dans l'eau Bravo, Eau dans l'acide Suicide.)

[invite5ebb8c46]

merci pour votre aide. Donc la manière dont j'ai calculer le volume de H2SO4 à rajouter dans un volume de 1L d'eau pour passer de pH=11 à pH=5.5 est :
Premièrement: je passe de pH=11 à pH=7 pour atteindre la neutralité. donc à pH =11, [OH-] = 10 exposant (pH-14) = 0.001 mol/L. J'en deduis que le nombre de mol de OH- = n H+ qu'il ajouter pour atteindre un pH=7. Donc n H+ =0.001 mol d'ou le volume de de H2so4 à ajouter = nH+/2 xC(H2SO4) = 0.028 mL.
Deuxièment : je passe d'un pH=7 à un pH=5.5 donc il y'a excès de H+ dans ma solution d'ou [H+] = 10 exposant (-pH)= 10 exposant (-5.5)
ensuite je deduis que nH+= 2 x nH2SO4 d'ou V (H2SO4)= nH+/2 x C(H2SO4) = 0.00316 mL.
le volume total de H2SO4 à ajouter pour passer de pH=11 à pH=5.5 est de 0.03116 ml.
Quuelqu'un me corrige s'il pense que j'ai omit une erreur.
merci