Calcul de concentrations

**smack44** · 03/11/2021, 15h42

Bonjour,

J'ai besoin d'un petit coup de pouce car j'ai beau tourner dans tous les sens le problème ...

Pour chaque mélange :

→ Calculer les valeurs des concentrations [NH4+]i, [CO32-]i, [HCO3-]i et [NH3]i des espèces NH4+, CO32-,
HCO3- et NH3, dans le mélange (après mélange mais avant réaction, les espèces subissant des dilutions)
→ Calculer le quotient de réaction initial du mélange

On dispose des solutions suivantes :
S1 : solution aqueuse de chlorure d’ammonium (NH4+ ; Cl-) de concentration C1 = 0,10 mol.L-1
S2 : solution aqueuse d’ammoniac appelée ammoniaque (NH3) de concentration C2 = 0,10 mol.L-1
S3 : solution aqueuse d’hydrogénocarbonate de sodium (Na+ ; HCO3-) de concentration C3 = 0,10 mol.L-1
S4 : solution aqueuse de carbonate de sodium (2Na+ ; CO32-) de concentration C4 = 0,10 mol.L-1

 On désire réaliser les 2 mélanges suivants :
Mélange A Mélange B
S1 V1 = 30,0 mL V1 = 5,0 mL
S2 V2 = 10,0 mL V2 = 50,0 mL
S3 V3 = 10,0 mL V3 = 50,0 mL
S4 V4 = 30,0 mL V4 = 5,0 mL
Vtotal = 80,0 mL Vtotal = 110,0 mL

 Sans préjuger du sens de la réaction on peut écrire l’équation chimique comme suit :
NH4+ + CO32- = HCO3- + NH3

Comment je peux calculer la concentration d'uniquement (NH4+) à l'état initial si je prends S1 mélange A puis le mélange B.
Je sais calculer une concentration C=n/V mais là j'ai l'impression qu'on me demande de calculer une concentration dans une concentration.
Je suis complètement bloquée

En vous remerciant par avance de m'éclairer sur mon problème.

Bonne après-midi

Smack44

**gts2** · 03/11/2021, 16h07

Envoyé par smack44

Je sais calculer une concentration C=n/V

C'est bien la méthode : juste l'application de la définition : vous calculez n(NH₄⁺) dans le mélange A et vous divisez par le volume de A.

Envoyé par smack44

mais là j'ai l'impression qu'on me demande de calculer une concentration dans une concentration.

Je ne comprends pas trop.

**smack44** · 03/11/2021, 16h36

Je vous remercie pour votre retour
Voici mon calcul pour la concentration de NH4+ de S1 (NH4+) C1XV1/VTotal soit 0,10x0,03/0,08 et je fais la même chose avec le mélange B

Merci par avance

**gts2** · 03/11/2021, 16h42

C'est bien cela.

A voir en vidéo sur Futura · Aujourd'hui

**smack44** · 03/11/2021, 16h46

Merci beaucoup
Ensuite le quotient de réaction initial se détermine ensuite par les concentrations calculées précédemment de NH3/NH4 pour le mélange A puis pour le mélangé B.

**gts2** · 03/11/2021, 16h49

Oui : vous reportez vos quatre concentrations dans le quotient de réaction.

**smack44** · 03/11/2021, 16h54

Si j'ai bien compris je dois calculer un QRi pour le mélange 1 et un QRi pour le mélange 2
QRi =(NH3)X(CO32-)/(NH4+)x(HCO3-)
j'ai mis au numérateur les acides et au dénominateur les bases

**gts2** · 03/11/2021, 17h02

Vu que vous avez écrit la réaction :
NH4+ + CO32- = HCO3- + NH3

Le quotient est plutôt (faute de frappe ?) $\text{[math]}$

**smack44** · 03/11/2021, 17h16

Merci résultat du QRi dans le mélange A 0,24 et le QRi dans le mélange B 99,12
K du mélange A 6,3 X 10 puissance 10
K du mélange B 5,0 X 10 puissance -11

Dans le mélange A le QRi est supérieur à K donc le système evolue dans le sens indirect diminue la concentrations des réactifs et augmente la concentration des produits

Dans le mélange B le résultat de QRi ne me semble pas correct

**gts2** · 03/11/2021, 17h41

Je trouve pour QA=1/9=0,11 et QB=100, cela ressemble ... (règle de base : calcul direct pas par accumulation de calculs)

C'est la même équation, donc cela devrait être le même K, d'où sortez-vous les vôtres ? K devrait être de l'ordre de 0,1.

Pourquoi QB serait incorrect ? C'est la conséquence de ce que l'on a mis dans le becher.

**smack44** · 03/11/2021, 17h48

Oui je viens de refaire les calculs et je trouve QRi mélange A 0,11 et mélange B 99,12
J'ai ensuite calculé mon K de la façon suivante :
NH4+/NH3 PKA + 9,2 donc KA 6,3X10-10
HCO3-/CO32- PKA 10,3 donc KA 5,0X10-11
K= 10 -9,2+10,3
K= 10 puissance 1,1
K= 12,59

Je suis loin de 0,1

**gts2** · 03/11/2021, 18h31

OK pour K, c'est moi qui avez écrit le K à l'envers !

**smack44** · 03/11/2021, 19h20

Donc pour moi le sens d'évolution est le suivant le QRi est inférieur à K dans le mélange A donc le système chimique evolue dans le sens direct de l'équation.
Le QRi du mélange B est supérieur au K donc le système évolue dans le sens indirect de l'équation

et le rapport (NH3)/(NH4+) dans le mélange A NH3 doit augmenter et NH4+ diminuer dans le mélange B il faut diminuer NH3 et augmenter NH4+ pour faire varier les rapports.

Qu'en pensez-vous ? Je vous remercie pour votre aide toujours appréciable d'avoir une personne prof avec qui échanger.

**gts2** · 03/11/2021, 19h59

Cela me parait tout à fait correct.

**smack44** · 04/11/2021, 17h44

Merci encore pour votre soutien.

**smack44** · 07/11/2021, 13h25

Bonjour,

Je reviens vers vous, petite interrogation concernant l'évolution des concentrations vers l’état d’équilibre.

- Après avoir préparer les mélanges ci-dessus et les homogénéiser comment je sais que je prélève le PH de la solution à l'équilibre ou le PH à l'état final.

Car je vais devoir calculer le [NH3]/[NH4+] à l'état initial et même chose à l'état d'équilibre
[CO32-]/[HCO3-] à l'état final

Pour finalement conclure en disant si les rapports ont évolué dans le sens prévu?

En vous remerciant pou l'aide que vous m'apporterez.

Smack

**gts2** · 07/11/2021, 14h16

Je ne suis pas sur que calculer le pH dans la solution initiale soit pertinent.

Par contre, vous connaissez la réaction, et sa constante d'équilibre, vous pouvez donc faire un tableau d'avancement, reportez dans Q=K et trouver l'avancement.
Vous verrez bien s'il est positif ou négatif.
D'autre part, connaissant l'avancement vous pourrez déterminer à l'équilibre [NH3]/[NH4+] et en déduire le pH à l'équilibre.

**smack44** · 07/11/2021, 18h18

En effet je connais l'équation chimique NH4+ +CO32- = HCO3- + NH3

Je n'ai jamais réalisé de tableau d'avancement dans ce chapitre est-ce que je dois calculer le nombre de mol de NH4+ dans le mélange A + mélange B même chose pour CO32- HCO3- et NH3.

Je suis un peu perdue

**gts2** · 07/11/2021, 18h25

Le tableau d'avancement n'est pas lié à un chapitre, c'est simplement une méthode pour traduire facilement l'avancement d'une réaction.

Le calcul est le même pour A et B, ce qui change sont les valeurs numériques.

La tableau d'avancement permettra en effet de déterminer à l'aide d'un paramètre unique (l'avancement) toutes les quantités de matière qu'il faudra ensuite reporter dans K=Q.

**smack44** · 07/11/2021, 18h31

J'ai calculé toutes les quantité de matière pour le mélange A et le mélange B mais il faut donc que je fasse un tableau d'avancement pour le mélange et un autre pour le mélange B en faisant apparaître les quantité à l'état initial pour détecter le réactif limitant et ensuite calculer les nouvelles quantité de matière à l'état final.

**gts2** · 07/11/2021, 19h04

Oui et non, faites un calcul littéral unique, en déduire l'équation en x pour l'avancement puis remplacer les valeurs initiales par leurs valeurs numériques et déterminez x (A puis B)

**smack44** · 07/11/2021, 19h18

NH4+ + CO32- = HCO3-+NH3 pour le mélange A
3,75X10-2 + 3,75X10-2 = 1,25X10-2 + 1,25X10-2 xmax

mélange B
4,54X10-3 + 4,54 X10-3 = 4,54 X 10-2 + 4,54 X 10-2 x max

Je fais n'importe quoi, je ne comprends pas

**gts2** · 07/11/2021, 19h55

Manifestement, vous n'aimez pas les calculs littéraux, on va faire en numérique.
Je suppose que les valeurs indiquées sont les valeurs initiales
Exemple : mélange A.

$\text{[math]}$

On reporte dans K=Q et on détermine x.

**smack44** · 07/11/2021, 20h02

ok et donc en état final nous serons à Xmax

Sincèrement merci pour votre aide

**gts2** · 07/11/2021, 20h33

On ne sera pas à xmax mais à x(equilibre) (à moins que vous ne donniez un sens autre que réaction totale à xmax)

**smack44** · 07/11/2021, 21h01

Mais je ne vois pas s'il est positif ou négatif et comment je peux déterminer à l'équilibre [NH3]/[NH4+] et en déduire le pH à l'équilibre.
Et comment je peux savoir l'état final de [CO32-]/[HCO3-]

Montrer qu'à l'équilibre on a la relation NH3/NH4+ = 1,25X10-2/3,75X10-2 = 0,33 soit 3,3x10-1 = KA/10-ph = KA= 6,3X 10-10

Pas évident

**gts2** · 07/11/2021, 23h58

Envoyé par smack44

Mais je ne vois pas s'il est positif ou négatif

Quand vous résolvez l'équation K=Q, vous voyez bien si x>0 ou <0.

Envoyé par smack44

et comment je peux déterminer à l'équilibre [NH3]/[NH4+]

Une fois que vous avez déterminé x, [NH3] [NH4+] [CO32-] [HCO3-] sont connus donc le pH par l'intermédiaire de Ka.

Envoyé par smack44

Montrer qu'à l'équilibre on a la relation NH3/NH4+ = 1,25X10-2/3,75X10-2 = 0,33 soit 3,3x10-1 = KA/10-ph = KA= 6,3X 10-10

C'est une question qui est posée ?

**gts2** · 08/11/2021, 00h24

Remarque : le rapport NH3/NH4+ = 0,33 que vous donnez n'est pas à l'équilibre mais dans l'état initial.

**smack44** · 10/11/2021, 12h49

Bonjour

Je voulais sincèrement vous remercier pour les réponses apportées et le temps consacré.

Cordialement

Calcul de concentrations