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Réactions acides-bases



  1. #1
    74ab

    Réactions acides-bases


    ------

    Bonjour à tous,

    L'objectif de mon exercice est de preparer une solution tampon. Pour cela je prends 20g d'acide benzoique et 15g de benzoate de sodium que je mets dans un volume d'eau total de 0.5L.

    Je dois alors calculer:
    1- le pH dans ces conditions (1)
    2- Le pH si je rajoute 100 mL de NaOH à 0.15 M avec 100mL de ma solution initiale (1)
    3- Le pH si je rajoute 0.015 mol de HCl gazeux

    Mon raisonnement:

    1. Je calcul les quantités de matieres en utilisant la relation n=m/M pour en deduire les concentration et je réalise un tableau d'avancement avec la réaction suivante: Acide benzoique + H2O = Benzoate + H3O+

    A l'equilibre K= 10^-4.2 et en ignorant x par rapport à mes concentrations de depart au vu de la faible valeur de K, je peux trouver x correpondant à la concentration de H3O+, me donnat accés au pH=4.05 environ.

    2. Ici le OH- va réagir avec mon acide benzoique pour former benzoate et H2O, je reprends alors ce même tableau d'avancement et applique le meme raisonnement que precemment sauf que mes concentrations changent. En prenant en compte les facteurs de dilution, je trouve que le pH est identique car la quantité d'acide qui change est très faibla malgré la réaction totale avec le OH-


    3. Raisonnement similaire sauf qu'ici le H+ réagit avec la base et n'en change pas la concentration ce qui fait que le pH reste sensiblement identique.




    Pourriez vous me dire si je fais fausse route dans mon raisonnement, si oui avez vous des pistes?

    Merci

    -----

  2. Publicité
  3. #2
    Kemiste
    Responsable technique

    Re : Réactions acides-bases

    Bonjour.

    Tu n'as pris en compte qu'une seule réaction alors que plusieurs sont possibles : acide benzoïque avec l'eau, benzoate avec l'eau et acide benzoïque avec l'eau. La réaction que tu as proposé n'est pas forcément celle qui est prépondérante. Quel lien existe-t-il entre l'acide benzoïque et le benzoate ? Quelle formule de pH est la plus appropriée ?

    Pour les autres questions, il y aura forcément une variation des concentrations. Tu dilues la solution et il y a une réaction qui fait disparaitre une espèce.
    Dernière modification par Kemiste ; 11/11/2020 à 15h54.

  4. A voir en vidéo sur Futura
  5. #3
    jeanne08

    Re : Réactions acides-bases

    Il y a plusieurs erreurs ...
    1) lorsqu'on met l'acide noté AH avec le benzoate noté A- il se produit des réactions d'échange de protons l'eau et l'acide qui marche très mal ( celle que tu as écrite) , entre la base et l'eau (qui marche aussi très mal et entre l'acide et la base AH+A-=A-+AH .... qui ne change rien. Donc on a AH quasi intact et A- quasi intact. La formule pH = pKa +log(A-)/(AH) s'applique toujours* et on connait les deux concentrations ...
    2) et 3) les réactions évoquées sont bien quasi totales et il faut faire un tableau d'avancement avec soin
    note : dans la question 3 : à quelle solution ajoute ton HCl gazeux à la solution 2 ou à la première ?

    * la formule pH = pKa +log ( Base)/(Acide) s'applique toujours et est très pratique quand on connait les deux concentrations. Cette formule s'obtient en écrivant Ka et en prenant le log ....

  6. #4
    74ab

    Re : Réactions acides-bases

    Citation Envoyé par jeanne08 Voir le message
    Il y a plusieurs erreurs ...
    1) lorsqu'on met l'acide noté AH avec le benzoate noté A- il se produit des réactions d'échange de protons l'eau et l'acide qui marche très mal ( celle que tu as écrite) , entre la base et l'eau (qui marche aussi très mal et entre l'acide et la base AH+A-=A-+AH .... qui ne change rien. Donc on a AH quasi intact et A- quasi intact. La formule pH = pKa +log(A-)/(AH) s'applique toujours* et on connait les deux concentrations ...
    2) et 3) les réactions évoquées sont bien quasi totales et il faut faire un tableau d'avancement avec soin
    note : dans la question 3 : à quelle solution ajoute ton HCl gazeux à la solution 2 ou à la première ?

    * la formule pH = pKa +log ( Base)/(Acide) s'applique toujours et est très pratique quand on connait les deux concentrations. Cette formule s'obtient en écrivant Ka et en prenant le log ....
    Merci pour votre reponse!
    Si je comprends bien, en melangeant ces 2 composés, il y a un équilibre qui est vite atteint et les concentrations ne changent quasimment pas, ce qui me permet de directement deduire le pH avec la formule du pH=pKa+ pKa log ( Base)/(Acide) qui derive directement de la loi d'action de masse pour un équilibre donné?

    Pour la 2, je rajoute de la soude, je commence par calculer sa concentration en prenant compte le facteur de dilution et c'est cette concentration que je soustrait à celle de mon acide (puisque réaction totale), je fini par appliquer la meme formule pH=pKa+ pKa log ( Base)/(Acide)?

    Pour la 3, l'acide est ajouté à ma solution initiale( sans la soude), je pense que le raisonnement est similaire sauf que le H+ réagit avec la base cette fois si de maniere totale et c'est la concentration de la base qui change dans le rapport base/acide

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #5
    74ab

    Re : Réactions acides-bases

    Citation Envoyé par Kemiste Voir le message
    Bonjour.

    Tu n'as pris en compte qu'une seule réaction alors que plusieurs sont possibles : acide benzoïque avec l'eau, benzoate avec l'eau et acide benzoïque avec l'eau. La réaction que tu as proposé n'est pas forcément celle qui est prépondérante. Quel lien existe-t-il entre l'acide benzoïque et le benzoate ? Quelle formule de pH est la plus appropriée ?

    Pour les autres questions, il y aura forcément une variation des concentrations. Tu dilues la solution et il y a une réaction qui fait disparaitre une espèce.
    Je pense qu'il n'y a pas de réaction preponderante au début et que c'est un équilibre qui est atteint avec faible variation des concentrations du à la petite valeur de Ka. pH = pKa +log ( Base)/(Acide)

    Par la suite, si j'ajoute de la soude alors celle ci réagit avec l'acide et en fait varier la concentration et donc le rapport ( Base)/(Acide).
    Idem pour l'acide et la base cette fois ci ?

  9. #6
    jeanne08

    Re : Réactions acides-bases

    pour les questions 2 et 3 la réaction faite entre la solution et l'ajout est quasi totale et less concentrations de AH et A- changent toutes les deux ! Bien faire le tableau d'avancement ...

  10. Publicité
  11. #7
    Kemiste
    Responsable technique

    Re : Réactions acides-bases

    Citation Envoyé par 74ab Voir le message
    Je pense qu'il n'y a pas de réaction preponderante au début et que c'est un équilibre qui est atteint avec faible variation des concentrations du à la petite valeur de Ka. pH = pKa +log ( Base)/(Acide)
    La réaction acide benzoïque + benzoate même si elle donne les mêmes produits à une constante de 1. Elle est donc prépondérante comparée à celle que tu as citée.

    Citation Envoyé par 74ab Voir le message
    Par la suite, si j'ajoute de la soude alors celle ci réagit avec l'acide et en fait varier la concentration et donc le rapport ( Base)/(Acide).
    Idem pour l'acide et la base cette fois ci ?
    C'est bien ça.

  12. #8
    74ab

    Re : Réactions acides-bases

    Citation Envoyé par Kemiste Voir le message
    La réaction acide benzoïque + benzoate même si elle donne les mêmes produits à une constante de 1. Elle est donc prépondérante comparée à celle que tu as citée.
    En fait, j'ai l'impression de m'emmêler les pinceaux concernant les réactions possibles:
    AH+H2O=A-+H30+
    A-+H20=AH+OH-
    AH+A-=AH+A-

    Est ce bien cela?
    Ensuite, je considère seulement AH+H2O=A-+H30+ pour mes calculs?

  13. #9
    74ab

    Re : Réactions acides-bases

    Citation Envoyé par jeanne08 Voir le message
    pour les questions 2 et 3 la réaction faite entre la solution et l'ajout est quasi totale et less concentrations de AH et A- changent toutes les deux ! Bien faire le tableau d'avancement ...
    D'accord
    Merci beaucoup!

  14. #10
    Kemiste
    Responsable technique

    Re : Réactions acides-bases

    Citation Envoyé par 74ab Voir le message
    En fait, j'ai l'impression de m'emmêler les pinceaux concernant les réactions possibles:
    AH+H2O=A-+H30+
    A-+H20=AH+OH-
    AH+A-=AH+A-
    C'est bien ça. Si tu calcules les constantes de réaction tu verras que c'est la dernière qui est prépondérante.

    Citation Envoyé par 74ab Voir le message
    Ensuite, je considère seulement AH+H2O=A-+H30+ pour mes calculs?
    Ce n'est pas la seule réaction qu'il faut prendre en compte car cela sous-entendrait que seul un acide a été introduit dans le milieu alors que ce n'est pas le cas. Il faut reprendre la définition du pH et du pKa.
    Pour rappel, pH = pKa + log([A-]/[AH]). Comme ici tu introduis un acide et sa base conjuguée, il faut donc prendre en compte la concentration de l'acide et de la base.

  15. #11
    chimhet

    Re : Réactions acides-bases

    Bonjour,
    Encore un énoncé stupide.
    La solubilité de l'acide benzoïque est de 2,4g/l donc avec 20g dans 0,5 l ????????
    On est largement hors des clous

  16. #12
    74ab

    Re : Réactions acides-bases

    Citation Envoyé par Kemiste Voir le message
    C'est bien ça. Si tu calcules les constantes de réaction tu verras que c'est la dernière qui est prépondérante.



    Ce n'est pas la seule réaction qu'il faut prendre en compte car cela sous-entendrait que seul un acide a été introduit dans le milieu alors que ce n'est pas le cas. Il faut reprendre la définition du pH et du pKa.
    Pour rappel, pH = pKa + log([A-]/[AH]). Comme ici tu introduis un acide et sa base conjuguée, il faut donc prendre en compte la concentration de l'acide et de la base.
    Merci beaucoup pour votre aide

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