TS Exercice réaction acide/base

[Cne0]

Bonjour, je bloque à partir de la b) de cet exercice:

Un échantillon d'acide chlorhydrique S de concentration c=2,0.10^-3 mol.L^-1 est obtenu par dissolution dans l'eau du chlorure d'hydrogène gazeux HCl à 25°C.
Donnée: Le produit ionique de l'eau Ke= 1,0.10^-14 dans les conditions de l'exercice.

a) Ecrire l'équation de la réaction de la dissolution de HCl dans l'eau
b) A l'aide d'un tableau d'avancement, exprimer puis calculer la concentration en ions oxonium. En déduire le pH de la solution.
c) Rappeler l'expression du produit ionique de l'eau Ke. En déduire la concentration en ions hydroxyde.
d) Une solution de volume V=15mL est constituée en mélangeant V₁=9,0mL de S et V₂=6,0 mL de concentration c=2,0.10^-3. Ecrire l'équation de la réaction. Est-elle totale ou partielle?
e) A l'aide d'un tableau d'avancement, identifier le réactif en excès et déterminer sa concentration ainsi que le pH du mélange.
f) Comment la température évolue-t-elle ors du mélange ?

Voici ce que j'ai fait:
a) HCl + H2O -> Cl^- + H30⁺

b)Je bloque sur le tableau. Faut-il faire un tableau avec les concentrations ? car nous n'avons pas de volume pour calculer la quantité de matière.
Si c'est le cas, j'ai essayé mais je n'arrive pas à trouver x_max qui serait alors la concentration en ions oxonium.

Merci d'avance
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[Cordier120]

tu peux donner l'équation STP

[Cne0]

Merci pour ta réponse,
Mais comment sait-on que [H3O+]=2.0.10^-3, car la concentration dans l'énoncé est pour Cl- et H30+, non?

[Cordier120]

c'est juste un dilution d'HCl dans l'eau, ou c'est + compliqué?
Et si c'est + compliqué, c'est quoi, car j'ai l'impresson qu'il n'y a pas tout l'énoncé

[A voir en vidéo sur Futura]

[Cne0]

HCl + H₂O -> Cl^- + H₃0⁺ pour l'équation, donc oui c'est une dissolution d'HCl dans l'eau.

[Cordier120]

ok, donc 1 mole d'HCl réagit avec 1 mole d'eau pour former 1 mole de Cl- et 1 mole d'h3O+
Donc, tu peux réfléchir l'équation à l'envers, sans PB de coeff :
1 mole d'H3O+ est formée par 1 mol d'HCl...
voila, à partir de ça, t'es tranquiles pour cette question

[Cordier120]

attends, je n'ai pas répondu à ta question : HCL réagit totalement, c'est un acide fort!
Donc [h30+]=C(HCl)

[Cne0]

D'accord, j'ai compris ! Mais comment calculer la concentration d'HCl ? et en déduire celle d'H3O+?

[Cordier120]

"Un échantillon d'acide chlorhydrique S de concentration c=2,0.10-3 mol.L-1"
Donc C(HCL)=2,0.10-3 mol.L-1
ACIDE FORT -> [H3O+]=C(HCl)=2,0.10-3 mol.L-1

"S" c'est bien le nom de la sollution obtenue?

[Cne0]

D'accord! oui S est bien le nom.
Je ne savais pas que c'était un acide fort... je n'ai pas fait beaucoup d'exercices sur ce chapitre. Comment peut-on savoir s'il est fort ou faible sans connaître pKa et xmax?

Pour la suite pH=-log [H₃O⁺]= 2.7

c) je trouve [HO^-]= 2,0.10^-12

d) H₃O⁺ + HO^- -> 2H₂O
Est-elle totale ou partielle ? Je n'arrive pas à répondre à cette question

Merci

[Cordier120]

les acides forts, il faut les connaitres (tu vas apprendre vite car tu vas les aimer) (HCl, H2SO4, HNO3, HI, HBr,...)
Tandis que les acides faibles sont en général dans des molécules plus compexes, molécules org. comme les acides carboxyliques (CH3-COOH) ; pour un niveau lycée en tout cas...
Tu peux me donner ton calcul pour [HO-]stp, moi je trouve 5,0.10^-12 (calcul avec pOH).

[Cordier120]

pH=-log[H3O+] et Ke=[H30+]x[OH-]=10-14

Donc,
[HO-]=(Ke/[H3O+])=10^-14/2,0.10^-3=5,0.10-12

[Cordier120]

tu peux dire que H3O+ + HO- est une réaction totale (même si ce n'est pas parfaitement vrai).

[Cne0]

oui, erreur de frappe de ma part désolé.
Par contre, je ne comprends pas pourquoi on peut dire que c'est une réaction totale :/

[Cordier120]

HO-=base forte
H3O+ = acide fort
Donc la réaction à forcément lieu.
Mais malgré tout, il y à un état d'équilibre (Cf autoprotolyse de l'eau), qui est insignifiant.
Au niveau Lycée, il ne faut pas s'embeter avec des réactions qui peuvent etre simplifier, sans faire de grandes erreurs.

[Cne0]

Donc pour le tableau à la e)

n_H3O⁺= 2,0.10^-3*9,0.10^-3=1,8.10⁵ mol.L^-1
et n_HO^-= 1,2.10^-5 mol.L^-1

Je trouve que le réactif en excès est H₃O⁺
donc n_H3O⁺=0,6.10^-5

et [H₃O⁺]= 0,6.10^-6/9,0.10^-3 = 67 mol.L^-1
Est-ce que c'est bon ça?

[Cordier120]

quel est ton volume d'HO-?

[Cne0]

Une solution de volume V=15mL est constituée en mélangeant V₁=9,0mL de S et V₂=6,0 mL d'une concentration aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration c=2,0.10^-3.

Le volume d'HO- est de 6,0mL

[Cordier120]

Donc n HO- = C*V = 2,0.10-3 * 6,0.10-3 = 1,2.10-5 mol (passage en litres)
n H3O+ = C*V = 2,0.10-3 * 9,0.10-3 = 1,8.10-5 mol (passage en litre)

Or, 1 mole d'HO- réagit avec 1 mole d'H3O+ pour donner 2 moles d'H2O

Et n H3O+ > n HO-

Donc le réactif limitant est HO-

n H3O+(final) = 1,8.10-5 - 1,2.10-5 = 0,6.10-5 mol (on travaille avec la quantité de matière)

[H3O+](final) = n/V = 0,6.10-5 / 15.10-3 = 4.10-4 mol.L-1 (Volume final = 15 mL avec un passage en litre)

Voilà. est-ce-que c'est en phase avec l'énoncé ?

[Cne0]

ah d'accord il fallait utiliser le volume total pour la concentration
donc pH = -log [H3O+] = 3.4

et enfin pour la e) la température augmente lors du mélange.

[Cordier120]

Exact, "réaction exothermique".
hé bien voilà une bonne chose de faite !
Conseil : apprends et comprends bien ton cours sur les Acides/Bases, car il n'est pas facile! (notament avec les concepts d'équilibre)
Bonne soirée!

[Cne0]

Merci beaucoup d'avoir pris le temps de tout m'expliquer ! Bonne soirée