Calcul du pH avec mélange

[dels]

Bonjour, j’ai un exercice à faire et je n’y arrive vraiment pas. Est ce que vous pourriez m’aider s’il vous plaît.

On mélange 100 mL de nitrite de sodium (NaNO2) à 6,0 10^-2 mol.L-' avec 100 mL de
chlorure d'ammonium NH4Cl à 2,0 10^-2 mol.L-1
1) Donner le diagramme de prédominance des espèces en fonction du pH.
2) Ecrire les réactions acido-basiques possibles en solution.
3) Calculer le pH du mélange à l'équilibre. Préciser et vérifier les hypothèses utilisées.
Données à 25 °C: pKA (NH4^+ / NH3) = 9,2
pKA (HNO2/NO2^-) = 3,2

Je suis sensée trouver un pH qui est égal à 6,45
Je vous remercie d’avance!
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[Deedee81]

Salut,

Il y avait un doublon, j'ai nettoyé.

Attention à : https://forums.futura-sciences.com/c...ces-forum.html

Il faudrait à minima que tu précises :
- ce que tu as fait et où tu bloques
- ou si c'est juste que tu ne comprends pas la question ou la manière d'aborder ce type de question

[dels]

À partir de la deuxième question ça ne va plus

[Deedee81]

À partir de la deuxième question ça ne va plus

Ok je laisse les chimistes donner quelques explications sur ces réactions, doit pas y en avoir 36 (mais moi c'est trop lointain). Merci,

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

Bonjour,

Vous avez un acide, une base et l'eau donc vous pouvez écrire au moins trois réactions, plus une quatrième entre les deux espèces présentes.

[dels]

Je peux mettre?
NO2^- + NH4^+ —> NH3 + HNO2
NH3 + H2O —> NH4^+ + HO^-
NO2^- + H2O —> HNO2 + HO^-
2H2O —> HO^- + H3O^+

[gts2]

C'est cela.

Pour la 3)

De la 2ieme et 3ieme vous tirez deux équations en (H+) (comme on cherche le pH, il vaut réécrire les équations avec H+ que HO-, d'autant plus que le Ka est défini ainsi)
De la 1ère vous tirez des relations entre concentrations (à l'aide d'hypothèses ...)

[dels]

Excusez moi mais je n’ai pas trop compris
Je prends ma deuxième et ma troisième réaction et ensuite je fais quoi s’il vous plaît
Je pensais qu’il fallait écrire les constantes d’équilibre des deux réactions et ensuite faire un tableau d’avancement pour déterminer les quantités de matière restantes (sachant que NH4^+ est le réactif limitant)
Et ensuite calculer les concentrations (ex: [NH3] = 2*10^-2/ 0,2)
Ensuite calculer la constante d’équilibre de la réaction grâce à Ke/Ka
Et enfin utiliser le pOH pour déterminer le pH

[gts2]

Je prends ma deuxième et ma troisième réaction et ensuite je fais quoi s’il vous plaît.

La solution est à l'équilibre et donc pour chacune des équations, vous pouvez écrie K=Q, qui est bien une équation en (H+)

Je pensais qu’il fallait écrire les constantes d’équilibre des deux réactions et ensuite faire un tableau d’avancement pour déterminer les quantités de matière restantes.

C'est bien cela, mais il faut bien choisir la réaction pour construire le tableau (sinon on risque de se compliquer la vie).

(sachant que NH4^+ est le réactif limitant)

Dans le cas présent, cela n'intervient pas.

Et ensuite calculer les concentrations (ex: [NH3] = 2*10^-2/ 0,2)
Ensuite calculer la constante d’équilibre de la réaction grâce à Ke/Ka
Et enfin utiliser le pOH pour déterminer le pH

Là vous vous compliquez beaucoup la vie : il se trouve qu'il est inutile de calculer numériquement les concentrations.

Conclusion : il faut d'abord choisir parmi les réactions possibles celle qui est prépondérante et en déduire des relations entre concentrations

[dels]

J’ai fais ça mais je ne pense pas que ce soit bon
Est ce que vous pourriez me guider s’il vous plaît

[gts2]

L'équation prépondérante est bien la bonne, mais si vous regardez votre diagramme de prédominance, vous devriez voir que la réaction est déplacée dans l'autre sens (d'où l'intérêt de la question 1)

Comme déjà dit il faut tirer de là, non pas des concentrations, mais des rapports : quelle relation entre (NH3) et (HNO2), quelle relation entre (NH4+) et (NO2-)
Et vous vous arrêtez là pour la 1ère puisque dans cette équation il n'y a pas de (H+)
On s'intéresse ensuite aux 2eme et 3eme réactions ce que vous avez fait (remarque : ce que vous appelez Ka est en fait Kb, ne pas l'oublier lors de l'AN)

Et là il faut les combiner astucieusement pour faire intervenir les relations précédentes.

Donc ce n'était pas si mal parti que cela.

Une remarque : on écrit les équations à partir de ce qui est présent dans la solution donc la 2ieme est plutôt NH4+ -> NH3 + H+

[dels]

Voici mon diagramme de prédominance

[gts2]

On voit bien que NO2- et NH4+ "cohabitent" donc mis en présence l'un de l'autre il n'y a quasi pas de réaction.

[dels]

Est ce qu’avec ça je peux résoudre une équation du second degré (ou sinon avec la deuxième et la troisième reaction) s’il vous plaît ou non je ne suis pas sur la bonne voie

[gts2]

Je répète la RP ne sert qu'à déterminer les rapports (NH3)/(HNO2)= ? et (NH4+)/(NO2-)= ?

Ensuite on écrit les deux constantes d'équilibre (ce que vous avez déjà fait : message #10) et on les combine astucieusement, i.e. qu'on fait apparaitre les rapports précédents.

[dels]

Je m'excuse mais je n'arrive pas à comprendre ce que vous voulez dire par déterminer les rapports, j'ai beau essayer je n'y arrive pas. J'essaye de me référer à mon cours et je n'arrive toujours pas à comprendre. Je suis navrée de vous le demander mais est ce que vous pourriez m'expliquer en détails ce que vous voulez dire par les rapports.
Je sais juste que NH3 et HNO2 dans ma RP sont les produits et NH4+ et. NO2- sont les réactifs.
Je voulais savoir aussi pourquoi dans l'énoncé, ils m'ont donné la concentration s'il vous plait.
Je vous remercie d'avance.

[gts2]

Vous avez fait le tableau d'avancement dans le message #10 qui était correct mais supposait la réaction totale alors qu'elle est très peu avancée.
Refaites le tableau en tenant compte de "peu avancée" et vous aurez immédiatement

La concentration est toujours utile mais ici la chose la plus importante est que le nitrite de sodium soit 3 fois plus concentré que le chlorure d'ammonium (c'est bien un rapport).

[dels]

Comment faire pour faire un tableau avec une réaction peu avancée s’il vous plaît

[gts2]

Comme n'importe quel tableau, simplement l'avancement x est petit, et donc pour les réactifs, (par exemple).

[dels]

Donc par exemple pour le NO2^- sa quantité de matière est de 6*10^-6 donc je mets 6*10^-6 - x

[gts2]

sa quantité de matière initiale est de 6*10^-6
sa quantité de matière finale est de 6*10^-6-x
et comme x est faible
sa quantité de matière finale est approximativement de 6*10^-6

[dels]

Et après avoir remplacé mes valeurs, je fais une équation du second degré s’il vous plaît?

[gts2]

C'est bien une équation du second degré mais particulièrement simple de type x²=A soit x=\sqrt(A).

[dels]

Finalement je n'ai pas trouvé d'équation du second degré. Donc j'ai calculé la constante d'équilibre de la première réaction
Soit , NO2- + NH4+ --> HNO2 + NH3 avec un K = 10^-6
Donc la réaction n'est pas totale, dans l'énoncé on me donne la concentration de NO2- (6*10^-2) et la concentration de NH4+ (2*10^-2)
Mais le problème étant que je n'ai pas la concentration en HNO2 et en NH3.
Donc je me retrouve un peu bloquée

[gts2]

Mais le problème étant que je n'ai pas la concentration en HNO2 et en NH3.

Si : vous pouvez la calculer puisque vous connaissez la constante d'équilibre, mais en fait c'est inutile comme dit aux messages #9,#11,#15,#17.

En fait, il y a tout ce qu'il faut pour résoudre le problème dans votre message #10.
1- La bonne réaction prépondérante
2- La première ligne du tableau d'avancement correcte
Il suffit comme déjà dit aux messages #11,#13,#17 de tenir compte de "réaction peu avancée" donc x faible donc approximativement : 6.10^-2-x =6.10^-2 et 2.10⁼²6.10[SUP]
3- Vos écritures d'équilibre sont correctes au fait près de la confusion Ka/Kb.

Il suffit maintenant de faire le produit Ka1 Ka2 et de simplifier en tenant compte du tableau d'avancement.

[dels]

IMG_3809.jpg

IMG_3810.jpg


La première photo correspond à ce que j’avais fais pour trouver 10^-6
Et pour la seconde j’ai essayé de suivre ce que vous m’avez dis de faire

[gts2]

Si vous ajoutez le (H+) manquant dans les expressions de Ka1 et Ka2 c'est bien cela et vous avez fini.

[dels]

J’ai essayé de faire -log du résultat mais je n’ai rien trouvé
Parce que dans mon exercice je suis sensée trouver un pH = 6,45

[gts2]

Prendre le log de (H+) avec vos équations (corrigées ...) conduit bien à 6,44.

[dels]

Est ce qu'il faudrait que j'écrive mon équation sous la forme de NH4+ --> NH3 + H^+ s'il vous plait. Et donc à la fin avoir
K= HNO2 * NH3 * H+ * H30+ / NH4+ * NO2- * H+ * H3O+