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Solution H3PO4 + NaOH



  1. #1
    smdn

    Solution H3PO4 + NaOH


    ------

    Bonjour,
    J’ai un exercice sur lequel j’ai une difficulté.

    Énoncé : On mélange 500 mL d’H3PO4 10^-2 M et 500 mL de NaOH. Les pKa de H3PO4 sont respectivement : 2,23 / 7,21 / 12,32

    Question : Quel doit être le titre en molarité de la solution de NaOH pour obtenir un mélange de pH = 7,42

    Il me semble qu’il faut utiliser la relation : pH = pKa + log (base/acide)

    En faisant l’équilibre je trouve :
    H3PO4 + NaOH <—> NaH2PO4 + H2O
    NaH2PO4 + NaOH <—> Na2HPO4 + H2O
    Na2HPO4 + NaOH <—> Na3PO4 + H2O

    Le pKa le proche du pH étant pKa = 7,21 j’utiliserai ce dernier dans la formule du pH.

    Mon problème ce trouve là désormais comment compléter la partie log(base/acide) pour pouvoir isoler [NaOH] ? En faisant un tableau d’avancement ? A quoi ressemblerait il ?

    Merci d’avance pour vos réponses et votre aide.
    Cordialement.

    -----

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  3. #2
    gts2

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Citation Envoyé par smdn Voir le message
    H3PO4 + NaOH <—> NaH2PO4 + H2O (1)
    NaH2PO4 + NaOH <—> Na2HPO4 + H2O (2)
    Na2HPO4 + NaOH <—> Na3PO4 + H2O (3)

    Mon problème ce trouve là désormais comment compléter la partie log(base/acide) pour pouvoir isoler [NaOH] ? En faisant un tableau d’avancement ? A quoi ressemblerait il ?
    Vous avez en grande partie résolu le problème : le tableau d'avancement est celui des réactions (1) et (2) que vous avez écrites.
    Vous connaissez les quantités de H2PO4- et HPO42- (sans le Na !) obtenues, la quantité initiale de H3PO4, donc ...

  4. #3
    smdn

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Merci pour votre aide,

    En faisant le tableau d'avancement je trouve : (avec X= la molarité de NaOH)

    H3PO4 + NaOH <—> NaH2PO4 + H2O
    5 + 500X <—> 0 + 0
    5-y + 500X - y <—> y + 0

    NaH2PO4 + NaOH <—> Na2HPO4 + H2O
    y + 500X - y <—> 0 + 0
    y - z + 500X - y - z <—> z + 0

    Les tableaux d'avancement sont-ils corrects ?
    Que faire à partir de là ?

    Merci d'avance

  5. #4
    gts2

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Si je comprends bien, vos tableaux sont en mmol.

    Pour le 1, vu le pH, il n'y a plus de H3PO4
    Pour le 2, vu le pH, il n'y a plus de HO-

    Une fois corrigé cela, vous connaissez les quantités de H2PO4- et HPO42-, il n'y plus qu'à lire le tableau

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    smdn

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Pour le premier tableau d'avancement je trouve en faisant :

    5-y = 0 <--> y = 5 mmol

    y - z = 0 <--> 5 - z = 0 <--> z = 5 mmol

    Donc : [H3PO4] = 0 mmol
    [NaH2PO4] = 5 mmol
    [Na2HPO4] = 5 mmol

    Donc : log(NaOH / Na2HPO4) = log (500X / 5) ?
    Dernière modification par smdn ; 10/01/2021 à 10h57.

  8. #6
    gts2

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    OK pour le premier tableau d'avancement.
    Pour le deuxième c'est OH- qui disparait, pas H2PO4- : vous vous êtes trompé de case.

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  10. #7
    smdn

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Donc si OH disparait on a : pour y=5

    NaH2PO4 + NaOH <—> Na2HPO4 + H2O
    5 + 500X - 5 <—> 0 + 0
    5 - z + 500X - 5 - z <—> z + 0

    Donc z = 500X-5

    Donc : NaH2PO4 = 5 - (500X - 5) = 10-500X
    et NaOH = 0

    Donc log(500X-5 / 10-500x) ?

    ps : comment savoir quel est le réactif qui part ?
    Dernière modification par smdn ; 10/01/2021 à 11h20.

  11. #8
    gts2

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Citation Envoyé par smdn Voir le message
    Donc log(500X-5 / 10-500x) ?
    C'est bien cela, donc c'est fini. Remarque avec vos notation 5 sont des mmol, donc votre X est en mmol/mL=mol/L donc OK, mais indiquer les unités utilisées est quand même utile.
    Le mieux étant encore de faire tous les calculs en littéral.

    Citation Envoyé par smdn Voir le message
    ps : comment savoir quel est le réactif qui part ?
    Qu'entendez-vous par là ?

  12. #9
    smdn

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Merci beaucoup,

    Comment savoir que pour :
    - la première réaction : c'est H3PO4 qui disparait totalement
    - la deuxième réaction : c'est OH- qui disparait totalement

    Pourquoi il s'agit seulement de OH qui disparait et pas NaOH ?

    De plus pourquoi n'y a t'il plus les Na je vous cite : "Vous connaissez les quantités de H2PO4- et HPO42- (sans le Na !)"

  13. #10
    gts2

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Vous connaissez l'état final : pH = 7,42. Pour un tel pH (H3PO4)=0 et (OH-=0)

    Na+ est un ion spectateur, donc qui se conserve d'un bout à l'autre, donc on peut l'oublier.

    Il n'y a pas de NaOH, NaH2PO4 ... en solution

  14. #11
    smdn

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Merci beaucoup pour votre aide.

  15. #12
    aestetic

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Bonjour,

    Je me permets d'intervenir. Quand le pH atteint la neutralité, il n'y a ni acide ni base ??? Je pensais que ces deux ci étaient juste en équilibre?

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  17. #13
    aestetic

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Pour moi il s'agissait de trouver le réactif limitant en posant les deux hypothèses avec 5-y=0 et 500x-y=0 (pour la première équation) et en considérant que le réactif limitant est celui avec le y le plus faible. Seulement, nous n'avons pas la valeur du x donc nous ne pouvons pas?

  18. #14
    gts2

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    La première réaction est totale (puisqu'on veut faire disparaitre H3PO4) donc le réactif limitant est obligatoirement l'autre HO-.

    La deuxième réaction est équilibrée mais on sait (via le pH) que (HO-)=0, donc le réactif limitant est HO-.

    Ici on ne cherche pas l'état final puisqu'il est donné, donc c'est beaucoup plus simple, il n'y a aucune nécessité de chercher le réactif limitant.

  19. #15
    gts2

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Citation Envoyé par aestetic Voir le message
    Quand le pH atteint la neutralité, il n'y a ni acide ni base ?
    Que voulez-vous dire par là ?
    pH neutre donc (H+)=(HO-) et c'est tout.

    Citation Envoyé par aestetic Voir le message
    Je pensais que ces deux ci étaient juste en équilibre?
    C'est bien le cas de l'équation (2)

  20. #16
    aestetic

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Merci de vos réponses j’ai presque tout compris, hormis le fait que lorsque pH=7, (HO-)=0

  21. #17
    gts2

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Lorsque pH=7 (OH-) vaut plus précisément 10-7 qui au vu des concentrations en acide 0,01 mol/L est tout à fait négligeable.

  22. #18
    aestetic

    Re : Solution H3PO4 + NaOH

    Merci beaucoup bonne journée à vous

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