Calcul de pH

[Tarteauxpwares]

Bonsoir,

J'ai un exercice où je dispose d'une solution (A) d'acide acétique 0,01 mol/L ainsi que d'une solution (B) d'acétate de sodium 0,01 mol/L. Je dois calculer le pH de la solution suivante : 15 mL de (A) + 35 mL de (B)

Comment dois-je procéder ?
- Est-ce que la solution est un mélange tampon donc j'applique la formule du tampon : pH = pKa + log (Cb/Ca) ?
- Est-ce que puisque l'on a 15 mL d'acide et 35 mL de base, l'acide est totalement consommé et il ne reste plus que de la base en solution et donc je dois appliquer la formule des bases faibles : pH = 7 + 1/2(pKa + log Cb) ?
- Est-ce que c'est le contraire, puisqu'il y a plus de base que d'acide, la base sera plus consommée et le sens de la réaction CH3COOH + H2O <--> CH3COO- + H3O+ sera favorisé vers la formation d'acide faible CH3COOH (donc équilibre balancé vers la gauche) et je devrais alors utiliser la formule des acides faibles : pH = 1/2(pKa - log Ca) ?

Venez à mon secours s'il vous plaît !
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[jeanne08]

Lorsqu'on mélange l'acide acétique et sa base conjuguée ( l'acétate) il ne se passe rien ( les réactions avec l'eau de cet acide et de cette base marchent très mal) et ces deux espèces restent quasi-intactes . On a donc une solution tampon.

[Tarteauxpwares]

Bonjour jeanne08,

Voici exactement l'énoncé de mon problème :

On dispose des solutions suivantes : (A) solution d’acide acétique 0,01 mol/L ; (B)
solution d’acétate de sodium 0,01 mol/L ; (C) solution d’acide chlorhydrique 0,001
mol/L ; (D) solution de NaOH 0,005 mol/L.
Parmi les propositions suivantes, laquelle est vraie?
1) 10 mL de A + 20 mL de C donne une solution de pH = 7,00.
2) 10 mL de B + 50 mL de C donne une solution de pH = 4,76. --> BONNE REPONSE
3) 15 mL de A + 15 mL de B donne une solution dont le pH varie, si on dilue modérément.
4) 15 mL de A + 35 mL de B donne une solution de pH = 4,76.

Selon ce que vous me dites, le cas 3 et le cas 4 sont les mêmes alors puisque ce sont tous les deux des solutions tampons ? Le problème c'est qu'en appliquant la formule des tampons je trouve pH = pKa + log (Cb/Ca) = 4,76 + log(0,01/0,01) = 4,76 + log(1) = 4,76 ! Or c'est la réponse 2 et pas 4 je ne comprends donc pas comment différencier la réponse 3 de la 4 et comment calculer le bon pH...

[jeanne08]

Il faut voir ce que l'on a dans la solution à chaque fois et appliquer la formule avec les concentrations finales .
- 1) A+C : mélange de 2 acides ... le pH est acide donc faux !
- 2) B+C : on fait la réaction quasi-totale CH3COO- + H+ -> CH3COOH et il faut calculer les quantités en mol mises au départ : on met 0.01*0.01 mol de CH3COO- et 0.05*0.001 mol de H+ donc après réaction on a dans 0.06 L de solution 5.10^-5 mol de CH3COOH et il reste 5.10^-5 mol de CH3COO- ...
-3) A+B en quantité égale donne une solution tampon de pH = pKa qui ne varie pas
-4) A+B mais attention dans 0.05L de mélange il y a 0.015*0.01 mol d'acide et 0.035*0.01 mol de base ...et le pH n'est pas exactement égal au pKa ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

Dans la question 3, ton calcul est bon, malgré qu'il y ait une faute de raisonnement. En effet dans le mélange, les concentrations de A et B ne sont pas 0.01 mol/L. Elle valent la moitié, donc 0.005 mol/L, parce que les moles de A et B présentes au début dans 15 mL sont à la fin dissoutes dans 30 mL, donc leur concentration diminue d'un facteur 2. Mais le pH est bien de 4.76. Seulement voilà : il ne change pas par dilution.

Dans la question 4, il faut calculer le nombre de moles qu'il y a dans 15 mL de A, puis dans 35 mL de B. Ces nombres de moles ne sont pas égaux, comme c'était le cas dans l'exercice précédent. Une fois que tu a fait ce calcul, tu calcules la concentration d'acide et d'acétate en divisant ces nombres de monde par 15+35 = 50 mL. Et tu introduis ces valeurs numériques dans la formule du pH.

Je me suis fait brûler la politesse par Jeanne08. Avec mes excuses, Jeanne !

[Tarteauxpwares]

Merci pour vos réponses !

J'ai donc pour la question 4) :
nombre de moles d'acide acétique : 0,01*0,015 = 1,5*10^(-4) mol
nombre de moles d'acétate : 0,01*0,035 = 3,5*10^(-4) mol

[acide acétique] = 1,5*10^(-4) / 0,05 = 3*10^(-3) mol/L
[acétate] = 3,5*10^(-4) / 0,05 = 7*10^(-3) mol/L

Ainsi : pH = pKa + log (Cb/Ca) = 4,76 + log (7*10^(-3)/3*10^(-3)) = 5,13 !

Est-ce bien cela ?

Par contre, excusez-moi jeanne08 mais je n'ai pas totalement compris votre raisonnement pour la réponse 2... Moi je m'étais dit que l'on devait faire CaVa = CbVb, que l'on retrouvait Va = CbVb/Ca = (0,01*10)/0,001 = 100 mL qui serait normalement le volume équivalent, or nous n'avons que 50 mL d'acide chlorhydrique donc nous sommes à demi-équivalence et à demi-équivalence, le pH est égal au pKa donc bien 4,76.

Ce raisonnement est-il correct ? Si non, pourriez-vous éclaircir le vôtre s'il vous plaît ?

[jeanne08]

pour répondre à ta question à propos de la question 2 :
Ta réponse est exacte ... j'ai simplement un peu plus détaillé les choses dans la mienne ...

[Tarteauxpwares]

D'accord merci beaucoup je vous souhaite une excellente journée ainsi qu'une bonne année !

Cordialement,
Tarteauxpwares.