Neutralisation H2SO4 par Ca(OH)2

[inviteb0f45511]

Bonjour,

Je me pose une question que je ne parviens pas à résoudre avec les informations trouvées sur internet.

Quelle quantité de Ca(OH)2 dois-je ajouter à une solution sulfurique de pH=4 et de volume V, afin d'atteindre un pH=7?

Peut-on considérer l'acide sulfurique à un tel pH comme un acide faible monoprotique?
Peut-on considérer Ca(OH)2 comme une base forte?

Avec ces hypothèses, peut-on appliquer la formule de l'acide faible (pH=1/2 * (pKa - log Ca)) pour déterminer Ca? Ensuite peut-on appliquer la formule d'Henderson-Hasselbalch (pH=pKa+log Cb/Ca) pour déterminer Cb?

Une fois qu'on connait Cb, via le volume, on obtient le nombre de moles nécessaires à la "neutralisation" en multipliant concentration et volume, juste?
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[Sethy]

L'acide sulfurique est un acide fort.

[inviteb0f45511]

C'est un acide fort, mais il a deux pKa. Ne peut-il pas être considéré comme faible dans certaine condition? Lorsqu'il est très dilué par exemple?

[Sethy]

Quelle est la principale différence entre un acide fort et un acide faible ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb0f45511]

Je comprends la différence comme la facilité ou non à céder un proton. Un acide fort se dissocie complètement (et directement) alors qu'un acide faible connait un équilibre.

Mais peu importe, je posais cette hypothèse pour essayer de m'en sortir avec mon problème. Comment le résoudriez-vous?

[Sethy]

Effectivement, il y a équilibre.

Cette page internet montre très bien qu'au fur et à mesure qu'on dilue un acide faible (oui, oui, un acide faible) il va se dissocier de plus en plus complètement :

http://www.aclg.ulg.ac.be/Create/Aci...CG/page_09.htm

Donc, quand on dilue un acide faible, il tend à se comporter comme un acide fort (totalement dissocié). L'acide fort, même dilué, n'a donc aucune raison de se "réassocier".

Pour votre problème : quel est le pH d'un sel d'acide fort et d'une base forte ?

[jeanne08]

- l'acide sulfurique est un diacide dont la première acidité est forte et la seconde est faible, certes, mais de pKa ~2 donc dès que le pH d'une solution est supérieur à 3 il est sous forme de SO4 2- donc il a libéré 2H+
- donc ici une solution d'acide sulfurique de pH = 4 contient 10^-4 mol/L de H3O+
-en présence de Ca(OH)2 on fait la réaction quasi totale : Ca(OH)2 + 2H3O+ -> Ca2+ + ...
- On veut arriver à pH = 7 donc on doit faire disparaître la quasi totalité des H3O+ présents et ne pas mettre trop de OH- ...bref on doit arriver juste à l'équivalence de la réaction écrite.

[inviteb0f45511]

Et on peut considérer la réaction comme directe? On ne tient pas compte d'une constante d'équilibre? (pKa de l'acide et de la base?)

Il suffit alors de calculer le nombre de moles nécessaires de Ca(OH)2 pour neutraliser (10^-4 - 10^-7) mole de H3O+?

Selon l'équilibre, j'arrive à la conclusion qu'il me faut exactement (10^-4 - 10^-7) mole de Ca(OH)2. Je ne suis pas convaincu...

ps:Je parle en mole en supposant que mon volume soit de 1L

[jeanne08]

- on peut négliger 10^-7 devant 10^-4
- il faut faire attention à la stœchiométrie de la réaction entre H3O+ et Ca(OH)2

[inviteb0f45511]

Une mole de Ca(OH)2 libère deux groupes hydroxydes et il y a 2 groupes H3O+ à neutraliser. La stoechiométrie est de 1:1, non?

Si l'agent basique était de la soude, la réaction serait : NaOH + H3O+ -> Na+ + 2H2O et il faudrait là aussi 1 mole pour 1 mole, non?

[jeanne08]

Fais bien attention : chaque mol de H2SO4 libère 2H+ et la solution a un pH de 4 ... donc quelle est la concentration en H3O+ de cette solution ? Chaque Ca(OH)2 réagit avec 2H3O+ ...

[moco]

Dans ce problème, il faut considérer que les deux H de H₂SO₄ sont dissociés. Le pH te permet de calculer la concentration en H₃O⁺ (ou H⁺ si tu préfères). C'est la première chose à faire.
Puis, comme tu connais le volume V, tu en tires le nombre de moles de ion H₃O⁺ présent en solution, par la formule : n = cV. En fait il est inutile de savoir que la solution est faite en dissolvant H₂SO₄. L'important est que le pH te permet de calculer le nombre de moles de H₃O⁺, et ce résultat est indépendant de l'origine de ces ions H₃O⁺. Cela n'apporte rien de le dire !
Je vais appeler n_o le nombre de moles n_o de H₃O⁺ en solution que tu viens de calculer. En fait ce n'est pas un nombre, mais une expression qui contient le volume V. Peu importe. On le traite comme un nombre.
J'espère que tu vois que le nombre de moles de OH^- nécessaire pour neutraliser ces ions H₃O⁺ est aussi égal à n_o ! Mais le nombre de moles de Ca(OH)₂ nécessaire pour fournir ces ions OH- sera la moitié du nombre de moles de OH^-. C'est la moitié de n_o.
Tu en tires facilement la masse m de Ca(OH)₂, avec la formule : m = n·M