Prévision d'une réaction

[invitea4ea6c13]

Bonsoir !

Alors pour cet exercice on nous demande de dire s'il y a réaction de neutralisation ou pas à l'aide d'une échelle, d'écrire la réaction si elle se produit et dans le cas où elle ne se produit pas, donner l'expression du pH et ce pour :

a) NH3 et CH3COOH
pKa (CH3COOH/CH3COO-) = 4,75 et pKa (NH4+/NH3) = 9,25

b) NaCH3COO et HCN
pKa (HCN/CN-) = 9,3

c) HCl et HCOONa
pKa (HCOOH/HCOO-)= 3,8

Alors pour a), vu que que le pKa des deux sont entre 0 et 14, cela veut dire qu'ils sont acide (CH3COOH) et base (NH3) faibles.
Et en calculant K = 10^(Delta pKa) = 10^4,5
On peut dire que la réaction est possible et même totale.

Réactions de dissociation :
CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+
NH3 + H2O = NH4+ + OH-
Réaction de dosage :
CH3COOH+NH3 = CH3COO- + NH4+

Donc pour le a), c'est bon, je crois.

Par contre pour le b), on a pKa (HCN/CN-) = 9,3 ce qui indique que HCN est un acide faible mais pour la base ?
D'ailleurs c'est quelque chose qui rend souvent confuse.

Je sais qu'un acide ou base faible c'est quand le pKa est entre 0 et 14, qu'une base forte c'est quand le pKa > 14 et qu'un acide fort c'est quand le pKa < 0 mais si on ne nous donne pas de pKa comment peut-on savoir ?

Aussi, par exemple pour la réaction : CH3COOH+NH3 = CH3COO- + NH4+, le professeur nous avait dit que CH3COOH réagissait avec NH3 mais je ne comprends pas pourquoi on n'a pas choisi, disons ... H3O+ et OH- au lieu des deux autres.

Voilà, merci d'avance !
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[nlbmoi]

Bonjour

Lorsque tu rajoutes dans ton milieu (qui contient H20 mais également HO- et H30+ en quantité faible, environ 10^-7 mol/L, provenant de l'électrolyse de l'eau) les espèces indiquées, il faut que tu regardes les espèces qui peuvent réagir (à partir d'une échelle de pKa par exemple) et celles dont la constante de réaction associée est la plus grande. Dans l'eau, la plus grande possible est celle d OH- sur H30+ et c'est donc celle là à privilégier.
Dans les cas proposés, on suppose que les quantités rajoutées dans les espèces sont bien supérieures aux concentrations en OH- et H30+ présents initialement ce qui fait que les ions HO- et H30+ sont négligés (cette approximation est vérifiable à posteriori). Tu dois donc trouver dans les espèces restantes, quel est l'acide le plus fort avec la base la plus forte.

a) d'accord avec toi
b) si l'acide est faible alors la base l'est également !

[invitea4ea6c13]

Bonjour et merci pour la réponse !

Si l'acide fort réagit avec la base la plus forte dans le milieu, et pour a) ça ne doit pas être H3O+ qui réagit avec OH- ? Car sinon pourquoi on va supposer "que les quantités rajoutées dans les espèces sont bien supérieures aux concentrations en OH- et H30+ présents initialement ce qui fait que les ions HO- et H30+ sont négligés" ?

Pour b), la réaction : NaCH3COO -> Na+ + CH3COO- est totale mais ce n'est que CH3COO- qui réagit avec HCN, c'est ça ?

[nlbmoi]

Quand on dit l'acide le plus fort réagit avec la base la plus forte, il faut envisager plusieurs cas :
- si H30+ est présent alors c'est lui qui est l'acide le plus fort sinon il faut prendre l'acide présent dont le pKa est le plus petit (plus on est proche de 0, plus l'acide se rapproche d'un acide fort)
- si OH- est présent alors c'est elle la base la plus forte sinon il faut prendre la base présente dont le pKa est le plus grand (plus on est proche de 14, plus la base se rapproche d'une base forte)

maintenant, le pKa ne fait pas tout. Imagine par exemple que l'on rajoute 1 goutte d'un acide fort dans une cuve de 1000L : le pH ne va pas beaucoup évolué. En effet, la concentration de l'espèce est un facteur important.
Donc, quand dans l'eau pure, la concentration de H30+ et OH- est de l'ordre de 10^-7 mol/L, il faudrait en tenir compte dans les réactions acido-basiques car il y a dans le milieu un acide fort et une base faible. Sauf que dans les exercices, si on te dit que l'on étudie NH3 et CH3COOH, on sous-entend que les quantités ajoutées sont telles que l'effet des ions OH- et H30+ est négligeable.
SI tu as fait des calculs de pH, on a dû te dire que l'on fait une (des) approximation(s) au départ, on fait le calcul et enfin on vérifie que le résultat est cohérent avec les approximations faites. Et bien, c'est ce qu'on fait ici.

b) oui c'est ça

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea4ea6c13]

"Sauf que dans les exercices, si on te dit que l'on étudie NH3 et CH3COOH, on sous-entend que les quantités ajoutées sont telles que l'effet des ions OH- et H30+ est négligeable."

Dans un autre exercice où l'on nous demande de doser l'ammoniac par HCl, on a 100cm cube d'une solution d'NH3 0,1 N par une solution d'HCl 0,1 N et le pKa (NH4+/NH3) = 9,2.
En calculant le pH de la solution d'origine, j'ai trouvé : 11,1 (pH d'une base faible NH3)
Et après on nous a demandé si la réaction de neutralisation de NH3/HCl est possible.
Dans la correction qu'on a fait en classe, les réactions de dissociation étaient :

NH3 + H2O = NH4+ + OH-
HCl + H2O = Cl- + H3O+

Et la réaction de dosage était :

NH3 + H3O+ = NH4+ + H2O

Pourquoi on n'a pas négligé H3O+ ici ? Et puis HCl est un acide plus fort qu'H3O+ ...

[nlbmoi]

Pourquoi on n'a pas négligé H3O+ ici ? Et puis HCl est un acide plus fort qu'H3O+ ...

Je crois qu'il y a une phrase de ton cours que tu n'as pas du bien assimiler : l'ion H30+ est l'acide le plus fort dans l'eau. Quand tu mets HCl dans l'eau, il se produit la dissolution totale selon HCl + H20 -> H3O+ + Cl-
HCl n'existe pas dans l'eau !
Donc tout acide fort est en fait, dans l'eau, l'ion H3O+

Ensuite, pour savoir si on néglige ou pas. Je t'ai dit précédemment qu'en plus des forces des acides et des bases, il fallait tenir compte de la concentration. Quand on te dit qu'on te demande d'étudier une solution préparée par mélange de NH3 et CH3COOH, on considère que seules ces espèces sont à prendre en compte (ce qui revient à dire que les ions H3O+ et OH-, toujours présents dans l'eau pure, n'ont pas d'influence car ils sont en concentration bien plus faibles que l'ajout de NH3 et de CH3COOH).
Pour ton cas de NH3 et HCl, on t'indique clairement que les quantités mises en jeu sont du même ordre de grandeur (0,1N) donc ici, on ne va pas pouvoir négliger les ions H3O+ ajoutés car ils sont en quantité similaire à celle de NH3.

[invitea4ea6c13]

Bonsoir et désolée du retard mais merci beaucoup pour l'aide !