Questions diverses en chimie

[inviteaec63c6f]

Bonjour les amis,

J'ouvre ce sujet car j'essaie de progresser en chimie mais je suis confronté à divers problèmes que je n'arrive pas à résoudre. Étant débutant ce sont des choses certainement simples pour vous mais je n'y arrive pas

J'ai un exercice par exemple dans lequel on fait une dissolution dans 400 ml d'eau de 4,65g de méthylamine (CH3NH2) et 10,12g de chlorure de methylammonium (CH3NH3+,Cl) puis le volume est complèté à 100ml avec de l'eau.

Donc première question il faut déterminer le PH. Étant donné que cette solution est composée d'acide faible et de base faible, j'imagine que la formule est pka+log[A-]\[AH]

(Pour trouver le résultat en mol, j'ai divisé les produits par leurs masses molaire atomiques)

Ce qui m'a donné 0.15mol pour chacun.

Le pka étant de 10,6 j'ai trouvé un PH de 10,6.

Là où je suis bloqué. C'est dans la question suivante :

Pour obtenir une solution finale de pH à 10.6, après ajout de 25ml de HCL à 0.1mol/L quelle concentration doit avoir initialement 50Ml de methylamine ?

Je ne sais pas comment procéder.


Autre question au passage.

En oxydoreduction, j'ai un exercice dans lequel je dois faire des équilibres de réaction avec les demi équations.

Le problème, c'est que je suis confronté à ça : IO3- + I- = I2

Ce que je ne comprends pas, c'est qu'habituellement il y a un couple oxydant et un couple réducteur. Alors que là il manque un produit. Donc je ne sais pas comment procéder.

Je sais que le no de IO3- est de V, celui de I- est de -I et celui de I2 de II. Mais je n'arrive pas à résoudre.

Merci d'avance pour votre aide.
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[jeanne08]

- pour la première question : tu as un mélange équimolaire de méthylamine ( base B ) et de méthylamonium (acide conjugué BH+).On a , comme tu l'indiques, pH = pKa +log ( B)/(BH+)
Quand tu ajoutes HCl , acide fort tu fais la réaction B + H3O+. -> BH+ donc tu as plus de BH+ que de B. Tu vas donc devoir rajouter une solution de B pour retrouver un mélange à pH = pKa . Tu regardes bien cela, tu fais les calculs de quantités ...

- pour la deuxième question tu as les couples ( je te laisse mettre la stoechiométrie puis la réaction bilan )
...I- = ...I2 + ... e- et ...IO3- + ...H+ + ...e- = ...H2O + ...I2

[inviteaec63c6f]

Bonjour Jeanne, merci beaucoup pour la réponse.

J'ai donc trouvé à la fin : 5I- + 2IO3 + 10e- + 6H+ = 5I2 + 10e- + 2I2 + 6H2o (j'ai bien sûr barré les électrons de chaque côté à la fin)

Est ce que c'est juste ?

Au passage j'aurai une autre question.

J'ai un exercice dont les questions sont :

Écrire la réaction décrivant l'équilibre de dissolution de Mg(OH)2 et donnez l'expression du produit de solubilité Ks de Mg(OH)2

Donnée : pKs(MG(OH)2 = 11.22.

Alors bien sûr j'ai essayer de résoudre, j'ai fais ceci

Mg(OH)2 + H2o = Mg+ + 2OH-

Ks : [mg+] x [ OH-]2

Est-ce que pour l'instant j'ai bien répondu aux questions ?

Petit soucis. J'ai l'habitude de me servir du ks pour résoudre, d'ailleurs c'est ce qui est demandé j'imagine afin de trouver s, le soucis, c'est que pour retrouver le ks, je pensais qu'il fallait faire 10^-pks soit 10^-11,22, mais ça ne coïncide pas avec la table que j'ai à part (le ks est de 1,8x10^-12) d'ailleurs, quand je fais le calcul inverse, à savoir -logKs pour trouver le pks, je tombe sur 11,74. Donc je n'y comprends pas grand chose du coup.

Merci d'avance pour votre aide

[moco]

Bonsoir,
Dans ton équation avec l'iode, il y a 7 atomes d'iode à gauche et 14 à droite. De même il y a 6 atomes H à gauche et 12 à droite. Cela ne peut pas être exact.

Pour l'exercice du magnésium, le produit de solubilité est : [Mg²⁺][OH^-]², et ton équation de dissociation est presque juste. Il faut simplement enlever la molécule d'eau à gauche qui est de trop, et il faut mentionner que l'ion de magnésium porte 2 charges positives.

Si tu veux trouver la solubilité s, en mol/litre, il ne faut pas oublier que 1 molécule Mg(OH)2 libère un ion Mg²⁺, et 2 ions OH^- . Donc [Mg²⁺] = s, et [OH^-] = 2s.
D'où on tire : K_s = s·(2s)² = 4 s³

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteaec63c6f]

Merci moco pour la réponse. En effet, comme il y a 2OH- il est logique que cela fasse 2 charges retirées à Mg d'où mg2+

Pour ce qui est de la solubilité, j'ai réussis à trouver. Cela m'a donné : s = 1.15 . 10^-4.

Ensuite j'ai eu une question me demandant de calculer le ph d'une solution saturée de Mg(OH)2

J'imagine que le pH sera basique et provient des 2OH- . Ce que je ne comprends pas, c'est comment savoir si la solution est saturée ? Il faut comparer Ks à Qr je crois mais comment faire du coup ?

J'ai tout de même essayé de résoudre sans savoir si la solution est saturée afin de savoir si ma démarche est bonne.

Sachant que la solubilité est de 1.15 . 10^-4, la solubilité de OH- est forcément de 2s soit = 2.30 x 10^-4.

Ayant des ions OH- il suffit d'appliquer : 14+log(OH-)2 ce qui est égal à un PH de 10.36 environs.

Mais comme expliqué, je ne sais pas comment savoir si la solution est saturée.

Merci encore pour votre aide j'apprécie.

[inviteaec63c6f]

J'en profite pour vous reposer 2 petites questions car je suis de nouveau bloqué.

Dans un exercice on nous donne: 500ml de CH3COOH à 0.2 mol/L avec ajout de 250 ml d'NaOH à 0.1 mol/L
Le pka est de 4.75.

Tout d'abord j'ai commencé par passer mes concentrations en mol

Donc 0.2 . 0.5 = 0.1 mol d'acide ethanoique ; 0.1 . 0.25 = 0.025 mol de soude.

Ensuite réaction => La soude ne peut agir qu'avec l'acide. Donc on a

CH3COOH + OH- = CH3COO- + H2O



On a donc un avancement de 0.025 puisque la base forte se protonne totalement.

Soit 0.1 mol d'acide ethanoique - 0.025 d'OH- et 0.1 mol de CH3COO- + 0.025 d'OH-

Ce qui donne 0.075 d'acide ethanoique pour 0.175 mol de sa base conjuguée.

Ensuite il suffit de faire pka +log(A-/AH)

Mais je trouve un PH de 4,97 alors que la réponse attendue est de 4.27

Où me suis-je trompé ?

Même chose question suivante

=> 50ml d'acide ethanoique à 0.2 mol/L + 200ml d'NaOH à 0.1 mol/L

Ce qui donne 0.01 mol de CH3COOH pour 0.02 mol d'NaOH

Ici on voit que l'acide ethanoique sera limitant. Donc en fin de réaction il restera 0.01 mol d'OH- et 0.02 mol de base conjuguée CH3COO-

Étant donnée que la base forte impose le PH, j'ai fais 14+log(OH-) ce qui donne PH de 12 mais la réponse attendue est 12,60

Qu'ai-je fais comme erreur(s) ?

Merci encore pour votre aide

[jeanne08]

- à propos de la solubilité de Mg(OH)2 ... les calculs de solubilité, de pH sont faits en solution saturée ( Ks est alors verifié)
- pour les mélanges CH3COOH ( noté AH) , CH3COO-(noté A-) et OH- tu fais des tableaux d'avancement plutôt bizarres ... ( faux)...
- un tableau d'avancement se fait avec des mol comme tu le fais ... mais attention ...
Quand on mélange soude et AH on fait la réaction quasi totale AH + OH- -> A-
avec au depart 0,1 mol de AH et 0,025 mol de OH- on a , à la fin , 0,075 mol de AH et 0,025 mol de A- et ne reste plus de OH- ( un chouia tout à fait négligeable calculable à partir de pH donc de l'ordre de 10^-9 mol/L). le rapport des concentration (A-)/(AH) est bien égal au rapport des nombre de mol ...
- quand on met 0,01 mol de AH et 0,02 mol de OH- on n'a quasi plus de AH , 0,01 mol de A- et il reste 0,01 mol de OH- et ceci dans 0,25L de solution ... et pour calculer le pH il faut calculer la concentration de oH- ( qui n'est pas le nombre de mol ! )

[inviteaec63c6f]

Merci Jeanne, j'ai compris ce que vous voulez me dire. Je suis bête ! À la fin j'ai oublié de refaire passer mes mol (n) et mol/L (C)

Là où je coince de nouveau du coup, c'est que à la fin je me retrouve avec 0 mol de CH3COOH, 0,01 mol de OH- et 0.01 mol de CH3COO-

Du coup pour calculer'la concentration de OH- je fais => 0.01/0.2 (volume de OH-) ce qui me donne une concentration de 0.05 mol/L restant en OH-.

14+log de ph me donne du coup 12.69. Mais le résultat attendu est 12.60.
Je me suis rendu compte que si je divisais la quantité de matière de OH- par 0.25 au lieu de 0.20 j'arrive à une concentration de 0.04 mol/L ce qui donne bien un PH de 12.60. Mais pourquoi prendre 250ml alors qu'à la base on a utilisé 200ml de NaOH ?


Peut être que la réponse vient de la base faible conjuguée (puisque l'on a versé 50ml au départ d'acide faible) mais je ne comprends pas la relation si c'est ça.

[jeanne08]

Tu as utilisé 200 mL de soude et 50 mL de solution d'acide ethanoique. Tu as fait la réaction quasi totale indiquée et tu vois qu'il te reste 0,01 mol de OH- : OK
Mais cette quantité de OH- est dans 250 mL de solution ...
Dans cette solution il y a deux bases : CH3COO- (0,01 mol) et OH- ( 0,01 mol) le tout dans 0,25 L . la base forte OH- impose le pH ... et c'est sa concentration qui compte car le produit ionique de l'eau est un produit de concentrations .

[inviteaec63c6f]

J'ai compris ma propre bêtise, il suffit de diviser le nombre de mol d'OH- par le volume total de solution à savoir 250ml. C'était tout simple.
En revanche je suis bloqué sur un nouvel exercice, j'ai presque tout réussi mais certains détails m'échappent.

Tout d'abord il faut classer des solutions de Concentration C= 0.1 mol/L de la plus acide à la plus basique.
=> NH4Cl; NaOH ; NaCl; NaCN ; HCL

Logiquement, HCL est le seul acide fort, donc le premier. Ensuite, NaOH la seule base forte donc la dernière.
NaCl est un sel neutre.

NH4Cl donne : NH4Cl + H2O = NH4+ + Cl- +> NH4+ + H2O = NH3 + H30+ (donc acide faible de PKA = 4.20)
NaCN donne : NaCN + H2O = Na+ + CN- => CN- + H2O = HCN + OH- (donc base faible PKA de 9.30).

Donc le classement donne : HCL, NH4Cl ; NaCl; NaCN ; NaOH

ça pas de soucis j'ai réussis. Mais je m'interroge. Si j'avais eu plusieurs acides faible et ou bases faibles à classer. Comment procéder ?

Là où je veux en venir, c'est que je sais que plus le Ka est grand, plus l'acide est fort (donc facile). à l'inverse, plus le PKA est grand, plus l'acide est faible.
Mais au niveau du Kb et du PKB ? Quel est la règle ? Logiquement plus kb est grand plus la base est faible et plus PKB est grand plus la base est forte ?
De plus, comment retrouver le kb et ou le pkb avec le ka ou le pka ?

Je sais que ka/kb il faut faire -logka/kb pour obtenir pka ou pkb.
Je sais aussi que PKE = Pka+Pkb donc logiquement PKB = PKE - PKA ?
Pour ce qui est de Kb, il faut faire comment ? Ke/Ka ? ou Ke-Ka ? je ne sais pas.

[jeanne08]

- on parle de Ka pour un acide faible comme NH4+ ou HCN et le pKa de NH4+ est 9,2 et non 4,2 ( ce qui n'a pas d'importance pour ton classement ici ) . Pour les bases conjuguées on peut parler de Kb qui correspond à la réaction base + H2O = acide + OH- et bien sur plus Kb est grand meilleure est la base. Ka correspond à la réaction acide + H2O = base +H3O+ et plus Ka est grand meilleur est l'acide. On Ka*Kb = 10^-14 ce qui veut dire que plus Ka est grand meilleur est l'acide mais alors plus mauvaise est la base conjuguée. C'est logique si on a un acide assez bon il se débarrasse assez facilement de son H+ alors la base conjuguée a plus de mal à le récupérer.
- conclusion on en parle plus guère de Kb ... les raisonnements avec Ka suffisent à classer les acides d'une part et les bases conjuguées d'autre part
- petite gymnastique : on parle plutôt de pKa = -log Ka et plus Ka est grand, plus pKa est petit et meilleur est l'acide et moins bonne est la base conjuguée ( pKb+pKa = 14 avec pKb = - log Kb )

[inviteaec63c6f]

D'accord Jeanne, merci pour votre réponse.

J'ai encore quelques petites questions (après j'arrête promis )

Dans un exercice, on nous donne 20cm3 de C6H5CO2H de concentration 0.03 mol/L qu'on titre avec NaOH à 0.02 mol/L

Il faut écrire la réaction du dosage et la constante de la réaction.

J'ai donc fais : C6H5CO2H + OH- = C6H5C02- + H2O

Mais comment faire la constante de réaction ? Est-ce que c'est : [C6H5CO2-]e[H2O]e / [C6H5CO2H]e[OH-]e
le résultat est censé être : 10^9.8 je ne sais pas comment trouver ça.

En vous remerciant encore pour le temps que vous prenez à m'expliquer.

[moco]

Bonsoir
Ton équation est correcte. Mais il n'y a pas besoin de constante de réaction.
Simplement il faut égaler les nombres de moles d'acide benzoïque (n = 0.02·0.03) et de NaOH. On en déduit qu'il faudra 30 cm3 de NaOH 0.02 M pour atteindre le point d'équivalence.

[inviteaec63c6f]

D'accord moco, j'ai compris c'était tout simple !

J'ai deux questions en oxydoréduction.

Tout d'abord, est-ce que les molécules pluriatomiques sont neutres ? Dans ce cas, pourquoi ont-elles un no ? Ce devrait être pareil que pour un corps simple comme O² qui n'a pas de no non ?

Ensuite, j'ai fais un exercice d'oxydoréduction

La réaction à équilibrer est la suivante : MnO4- + Cl- = Mn2+ + Cl²

Cela donne : Mno4- (no de VII) + 5e- + 8H+ = Mn2+ (no de II) + 4H2O X2
2Cl- (no -II) = Cl² (no 0) + 2e-) x5

Réaction globale : 2MnO4- + 10e- + 16H+ 10Cl- = 2Mn²+ 8H2O + 5Cl² + 10e-

On nous demande ensuite l'équation de NERNST pour chacun des couples.

J'imagine donc qu'il faut faire : E0 (MnO4-/Mn2+) + 0.059/5log [MnO4-] / [Mn2+]

Ce qui donne Eo 1.51 + 0.059/5 log [MnO4-]/[Mn2+]

Ils ne nous donne pas de concentrations, donc impossible à calculer ?

Pour le F.E.M j'ai fais : E(+) - E(-) ce qui est égale à 1.51 (couple MnO4-/Mn2+) - 1.36 (couple Cl²/Cl-) = 0.15V
Petite question là dessus, comment définir qui est le + et qui est le - ? Le + est celui qui a le plus grand potentiel c'est bien ça ? Du coup je pense que ma réaction est juste si c'est le cas.

Enfin je dois calculer la constante d'équilibre à PH = 0 (que veut dire PH = 0 ? PH TRES acide ou Ph inexistant ?)

J'ai quand même essayé de le faire : ça me donne 10^(10x(1.51-1.36)/0.059) = 2.65.10^25

Merci encore pour votre aide

[inviteaec63c6f]

J'en profite pour vous exposer un autre problème auquel je suis confronté (avec celui du post juste au-dessus)

J'ai un exo de solubilité dans lequel on cherche à calculer la solubilité de PbI2 dans l'eau.
Le Ks indiqué est de 9.10^-4

J'ai procédé comme ceci:

Ks = s . s

Soit Ks = [Pb2+][I-]²
Ks= sx(2s)²

Soit Ks = 4s3
D'où s = 3RacineKs/4 ou Ks/4 puis puissance 0.3333333

ça me donne une solubilité de 0.061 ou 6.1x10^-2 pourtant le résultat est normalement 9.65.10-2 mol/L

Ensuite, on a une question d'effet d'ion commun.

=> Calculez la solubilité de PbI2 dans une solution contenant des ions iodures de C=1mol/L

J'ai donc fait ceci :

PbI2 + H2O = Pb2+ + I2-
Excès / 0 0
Excès / s 2s

Puis : H2O + I = H2O + I-
/ Co / Co
/ s s+Co

(mon tableau est surement mal fait, je n'y arrive pas encore très bien)

Quoi qu'il en soit je sais que la formule est ensuite : (s)²(2s+Co)²
=> Racine de Ks/Co puis on divise par 2

Mais ça me donne 1.5x10^-2 alors que le résultat est de 9.10^-4.

[jeanne08]

effet d'ion commun

dans une solution de I- à 1 mol/L on agite du PbI2 solide jusqu'à saturation . On raisonne sur un litre de solution donc on confond mol et mol/L et on fait alors un tableau d'avancement pour PbI2 solide = Pb2+ + 2I- avec au départ excès de PbI2 solide et 1 de I- et après dissolution excès de PbI2 solide , s de Pb2+ et 1+2s de I- donc Ks = s *(1+2s )^2
Comme s est sans doute petit devant 0,1 on néglige 2s devant 1 et on trouve s= 9e-4 ( qui est bien négligeable devant 1 )

pour la constante de la réaction AH + OH- = A- + H2O. K = (A-) /(AH)(OH-) = 1/Kb >> 1 donc réaction quasi totale
dans une solution aqueuse l'activité de l'eau est 1 donc on ne fait pas intervenir l'eau dans les constantes d'équilibre telles que Ka,Kb ou Ke

[inviteaec63c6f]

D'accord merci jeanne.

Mais pourquoi pour ma première question de solubilisation le résultat n'est pas bon je n'y comprends rien.

Le Ks indiqué est de 9.10^-4

ça me donne une solubilité de 0.061 ou 6.1x10^-2 pourtant le résultat est normalement 9.65.10-2 mol/L

Je n'y comprends rien.

[jeanne08]

La solubilité dans l'eau de PbI2 est telle que s*(2s)^2 =Ks et je trouve comme toi !

[inviteaec63c6f]

Je suis d'accord avec toi, ce qui me perturbe c'est d'avoir des exos (je ne regarde les réponses seulement lorsque j'ai terminé) et ils n'attendent pas la réponse que j'ai indiquée (et toi aussi) donc c'est étrange.

Pour ce qui est de l'effet de l'ion commun, j'ai compris.

Merci beaucoup en tout cas pour toute l'aide.

[moco]

Bonsoir,
Dans ta demande de hier à 22h16, tu demandes si, je te cite, "est-ce que les molécules pluriatomiques sont neutres ? Dans ce cas, pourquoi ont-elles un no ? Ce devrait être pareil que pour un corps simple comme O² qui n'a pas de no non ?"

Aïe ! Il y a trois erreurs.
1) Les molécules sont toujours neutres, donc non chargées. Sinon, ce ne sont plus des molécules, mais des ions.
2) Les molécules n'ont pas de degré d'oxydation (ou nombre d'oxydation). Il n'y a que les atomes qui ont un degré d'oxydation.
3) Un corps simple comme O₂ n'a pas de degré d'oxydation, non pas parce que c'est un corps simple, mais parce que O₂ est une molécule. Ceci dit, dans O₂, les atomes d'oxygène ont un degré d'oxydation égal à zéro. Cela ne veut pas dire qu'il n'ont pas de degré d'oxydation .

Autre chose. Quand tu cites l'équation de Nernst relative à MnO₄^-, il faut introduire tous les produits, y compris H⁺ et il faut élever les concentrations à des puissances correspondant aux coefficients dans l'équation. Pour l'équation de MnO₄^-, cela donne :
E = E°(MnO₄^-/Mn²⁺) + 0.059/5 log ([MnO₄^-] [H⁺]⁸/ [Mn²⁺])

[inviteaec63c6f]

Bonjour moco, merci pour ta réponse.

Malheureusement mon partiel est passé cet après midi. Et malgré mes révisions (sur 2 semaines à faire en boucle les 12 années d'annales que j'avais à disposition) je n'ai pas trop réussi. Les questions étaient très différentes de tout ce qui s'est fait les années passées, c'était assez surprenant.

Par contre du coup ayant le sujet sous les yeux, j'aimerais savoir si ces réponses de ma part étaient justes.

=> produit de solubilité de Ag2So4 = 1.6 . 10^ -5

1) calculer sa solubilité dans l'eau

J'ai donc écrit quelques chose du genre

Ks = [Ag+]2 . [SO42-] ce qui correspond à (2s)2.s = 4s3

Soit s = (ks/4)^1/3

=> 1.58 . 10^-2

2) calculer sa solubilité dans une solution de nitrate d'argent AgNO3 à'2.10^-1mol/L

Pour faire court j'ai trouvé : 4.47 . 10^ -4


Mes camarades dans la majorité on écrit l'expression : [Ag2+][So4-] pour le produit de solubilité.
Il me semblait pourtant qu'il y a un coefficient stœchiométrique pour Ag ? En espérant ne pas m'être trompé.

Il y a d'autres exercices et d'autres questions. Mais je ne vais pas non plus vous embêter à me corriger tout mon sujet. Voilà un exemple d'exercice et les résultats que j'ai trouvé.

[inviteaec63c6f]

Autre petite question. Un équilibre d'oxydoreduction sur lequel je doute (promis j'arrête après )

CH3-CH2-OH + Cr2O72- => Cr3+ + CH3COOH

Pour simplifier j'ai fait : C2H6O (no = -IV)
C2H4O2 (no = O)

Bien sûr j'en n'ai pas laissé ça, c'était juste pour me clarifier l'esprit pour les oxydations.

La réaction m'a donné :

CH3-CH2-OH + 4e- +4OH- = CH3-COOH + 2H2O

Pour l'autre je pense avoir juste, c'était juste ce couple là qui était "étrange"


Petit HS: question concernant moco et jeanne mais sûrement d'autres, comment se fait il que vous soyez si bons en chimie ? Je sais que la question est étrange, mais je suis curieux. Et je détestais la chimie avant. Mais à force d'en faire et de comprendre petit à petit, je trouve que c'est moins chiant que ça en a l'air, pour ne pas dire que ça peut être intéressant !

[inviteaec63c6f]

Je me suis trompé par étourderie. C'est en milieu acide.

J'ai écris : CH3-CH2-OH + H2O = CH3-COOH + 4e- + 4H+

[moco]

On me demande souvent pourquoi je suis si bon en chimie. Je vais te répondre. Mais comme ce que je vais te dire est de nature privée, je ne suis pas sûr que cela intéresse le participant moyen à ce Forum. Je vais donc te l'écrire en message privé.