Acido Basique

[tyboth]

Bonjour,

Dans la plupart des exo que je trouve sur le net, on étudie la réaction entre 1 acide ou 1 base et de l'eau.
Dans la plupart des exo que l'on me donne on dissous 1 acide et 1 base appartenant à 2 couples différents dans de l'eau et on cherche la composition final et le pH.

J'aimerai savoir si le résultat est le même si on dissous d'abord l'acide puis la base ou l'inverse ou les 2 simultanément. Et si on peut alors calculer le pH après la réaction avec l'acide dans un premier temps puis le pH après la réaction avec la base dans un 2nd temps pour avoir le pH final.

Merci
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[Kemiste]

Bonjour,

Pour avoir le pH d'une solution, il faut considérer le mélange final. Que l'on ajoute l'acide puis la base ou la base puis l'acide ne va pas changer la composition de la solution finale. En effet, la composition de la solution finale est issue de la réaction entre l'acide et la base. Tant que les deux espèces ne sont pas ensemble dans la même solution ils ne peuvent pas réagir. L'ordre d'ajout des réactifs importe peu.

Par contre calculer le pH des deux solutions ne t'aidera pas à calculer le pH final. Comment envisageais-tu de calculer le pH final en calculant le pH de chaque solution ?

[tyboth]

Je vais expliquer mon raisonnement pour chercher mon erreur:

Énoncé:
On prépare 250mL de solution en dissolvant 10^-2 mol d'NH3 et 3.10^-2 mol d'HCOOH.
pKa1(HCOOH/HCOO-)=3.8
pKa2(NH4+/NH3)=9.2
1.Composition finale?
2.pH?

Mon raisonnement:

La réaction est favorisé car la réaction s’effectue entre l'acide fort et la base forte. Donc la réaction est totale.
Je pose le tableau d'avancement:
- le NH3 et l'HCOOH sont absent à la fin car la réaction est totale
- on a 10^-2 mol d'NH4+ et 3.10^-2 mol d'HCOO-
- on à autant d'OH- que d'NH4+ et autant d'H30+ que d'HCOO-

Et là je suis pas sûr: pour moi les OH- et H3O+ reforment de l'eau en laissant un excédant d'H3O+ dont je mesure la concentration pour connaitre le pH.
On a alors 2.10^-2 mol d'H3O+
Ce qui donne [H3O+]=8.10^-2
Et pH=-log8+2=1.097

Je pense que je n'est pas compris avec quoi l'acide et la base réagissent. Est-ce qu'elle réagissent avec l'eau ou entre elles?

[moco]

Non. Quand on traite un acide HX avec NH3, il se forme exactement autant d'ion X- que d'ion ammonium NH4+.

Donc dans ton cas, il se forme bien 0.01 mole de NH4+. Mais il se forme le même quantité, donc 0.01 mole d'ion formate HCOO-. Comme il a un excès d'acide formique HCOOH, le mélange final contient 0.01 mole de NH4+, et 0.01 mole d'ion formate HCOO-. Mais il reste un excès de 0.03 - 0.01 = 0.02 mole d'acide HCOOH. Tu introduis ces valeurs dans la formule du Ka de l'acide formique.
Ka = [H+][HCOO-]/[HCOOH] = [H+] 0.01/0.02 = 10^-3.8 = 1.6 10^-4.
Donc [H+] = 3.2 10^-4, et pH = 3.5

[A voir en vidéo sur Futura]

[Kemiste]

Il y a plusieurs erreurs dans ton raisonnement.

Tout d'abord tu ne peux pas considérer que la réaction est totale en disant qu'elle se fait entre un acide fort et une base forte. Ici il y a réaction entre un acide faible et une base faible. Tu sais qu'ils sont faibles car on donne les pKa. Ensuite il faut commencer par écrire l'équation de la réaction. Il faut également calculer la constante de réaction pour savoir si elle est totale.

Le fait qu'une réaction soit totale ne signifie pas que tous les réactifs ont été consommés. Si un réactif est en excès il ne sera pas entièrement consommé. Tous les réactifs ne seront totalement consommés que s'ils ont été introduits en proportion stœchiométriques.

Enfin, il n'y a pas autant de HO^- que de NH₄⁺ (idem pour HCOO^- et H₃O⁺). La réaction prédominante ne forme ni HO^-, ni H₃O⁺.

Il faut que tu fasses un tableau d'avancement pour déterminer la composition finale.

[tyboth]

Donc je recommence:

Je calcule la constante de réaction:

K = Ka1/Ka2 = 10^-3.8 / 10^-9.2 = 251e3 ---> réaction totale

Je pose l'équation et le bilan:

______NH3__+__HCOOH__+__H2O__<-------->__NH4+__+__HCOO-__+__HO-__+__H3O+
t=0___0.04_____0.12______maj__ ___________0_________0________ __ap______ap_________mol/L
t_____0.04-x___0.12-x_____maj_____________x_______ __x__________ap+?____ap+?_____ _mol/L
teq___0________0.08_______maj_ ___________0.04______0.04_____ ___ap+?____ap+?_______mol/L

Conclusion:
Donc tout d'abord la réaction entre le NH3 et le HCOOH est prépondérante et forme du NH4+ et du HCOO- jusqu'au défaut de l'une des espèces.
Ici l'espèce en défaut est le NH3 donc il va rester un excès de HCOOH.

Ce dernier va réagir avec l'eau pour former des H3O+ et des HCOO-?
Je pourrais alors en déduire [H3O+] par pKa1=[H3O+][HCOOH]/[HCOO-]
J'ai alors [H3O+]=3.17e-4
et pH=3.5




Donc si j'ai bien compris on commence par considérer uniquement la réaction entre l'acide et la base. Puis on s'intéresse à la réaction entre le réactif en excès et l'eau?
Mais qu'es-ce que je doit mettre à la place des "?" dans le tableau d'avancement?
Si le NH3 est en excès alors ce sont des HO- qui vont se former. Faut-il alors calculer le pH grâce au pKb et la relation pKa+pKb=pKe ?
Que nous apporte le diagramme de prédominance hormis le fait de savoir si la réaction est favorisée ou non?

[moco]

Laisse tomber l'autoprotolyse de l'eau et la formation des ions OH- ! Cela ne sert à rien de se compliquer le choses.
Relis mon texte de 11 h 11.

[tyboth]

Merci beaucoup