Chapter 15, TRANSFORMATIONS CHIMIQUES EN SOLUTION AQUEUSE - RÉACTIONS ACIDOBASIQUES - DOSAGES ACIDE-BASE Video Solutions, Les cours de Paul Arnaud - Exercices résolus de chimie physique

Problem 1

Parmi les espèces suivantes, quelles sont celles qui constituent des couples acidobasiques? Dans ces couples, quel est l'acide et quelle est la base ? (représentez-les de la manière habituelle : Acide/Base)
a) $\mathrm{NH}_3$
e) $\mathrm{AlH}_4^{-}$
i) $\mathrm{H}_2 \mathrm{~S}$
m) $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$
q) $\mathrm{S}^{2-}$
b) $\mathrm{AlH}_3$
f) $\mathrm{NH}_2^{-}$
j) $\mathrm{HO}^{-}$
n) $\mathrm{NH}_4{ }^{+}$
r) $\mathrm{NaOH}$
c) $\mathrm{CH}_4$
g) $\mathrm{NaH}$
k) $\mathrm{CH}_3^{-}$
o) $\mathrm{Na}^{+}$
s) $\mathrm{HS}^{-}$
d) $\mathrm{O}^{2-}$
h) $\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}$
1) $\mathrm{CH}_3{ }^{+}$
p) $\mathrm{Cl}^{-}$
t) $\mathrm{HBr}$

Lottie Adams

Numerade Educator

02:41

Problem 2

Les réactions suivantes, qui ont toutes lieu en milieu aqueux, sont-elles des réactions acidobasiques, au sens de Brönsted? Si oui, écrivez les équations stœchiométriques des deux demi-réactions dont elles résultent.
a) $2 \mathrm{HCl}+\mathrm{Zn}(\mathrm{s})=\mathrm{ZnCl}_2+\mathrm{H}_2(\mathrm{~g})$
b) $\mathrm{FeCl}_2+2 \mathrm{NaOH}=\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_2(\mathrm{~s})+2 \mathrm{NaCl}$
c) $\mathrm{NH}_4 \mathrm{Cl}+\mathrm{NaOH}=\mathrm{NH}_3+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{NaCl}$
d) $\mathrm{H}_2 \mathrm{~S}+\mathrm{Na}_2 \mathrm{CO}_3=\mathrm{NaHS}+\mathrm{NaHCO}_3$
e) $\mathrm{CH}_3 \mathrm{CO}_2 \mathrm{Na}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}=\mathrm{CH}_3 \mathrm{CO}_2 \mathrm{H}+\mathrm{NaOH}$
f) $\mathrm{AgNO}_3+\mathrm{HCl}=\mathrm{AgCl}$ (s) $+\mathrm{HNO}_3$
g) $\mathrm{CaC}_2(\mathrm{~s})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}=\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_2+\mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2$
h) $\mathrm{NaH}(\mathrm{s})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}=\mathrm{NaOH}+\mathrm{H}_2$

Adriano Chikande

Numerade Educator

05:28

Problem 3

Dans quel sens évoluent préférentiellement les systèmes suivants, en milieu aqueux (quelles sont, à l'équilibre, les espèces dominantes?) :
a) $\mathrm{CN}^{-}+\mathrm{NH}_3 \rightleftarrows \mathrm{HCN}+\mathrm{NH}_2^{-}$
b) $\mathrm{SO}_4{ }^{2-}+\mathrm{CH}_3 \mathrm{COOH} \rightleftarrows \mathrm{HSO}_4^{-}+\mathrm{CH}_3 \mathrm{COO}^{-}$
c) $\mathrm{H}_2 \mathrm{~S}+\mathrm{CO}_3^{2-} \rightleftarrows \mathrm{HS}^{-}+\mathrm{HCO}_3^{-}$
d) $\mathrm{HO}^{-}+\mathrm{NH}_4+\rightleftarrows \mathrm{NH}_3+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$
e) $\mathrm{HCOOH}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftarrows \mathrm{HCOO}^{-}+\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}$
(Les données nécessaires se trouvent dans l'Annexe K).

Kim Trang Nguyen

Numerade Educator

02:56

Problem 4

Quelles sont les espèces, moléculaires ou ioniques, présentes dans les solutions aqueuses des composés suivants ? Peut-on dire a priori si ces solutions sont neutres, acides ou basiques ?
a) $\mathrm{Kl}$
b) $\mathrm{NaNO}_2$
c) $\mathrm{NH}_4 \mathrm{CN}$
d) $\mathrm{NH}_4 \mathrm{NO}_3$

Sima Sarker

Numerade Educator

02:19

Problem 5

Quelles sont les espèces moléculaires ou ioniques présentes dans les solutions aqueuses des composés suivants ? Peut-on dire a priori si ces solutions sont neutres, acides ou basiques?
a) $\mathrm{NaHCO}_3$
b) $\mathrm{NaHSO}_4$
c) $\mathrm{NaH}_2 \mathrm{PO}_4$
d) $\mathrm{NaHS}$

Angelina Chavez

Numerade Educator

00:59

Problem 6

a) Si on ajoute de l'eau dans une solution d'un acide fort, dans la nouvelle solution,
> la quantité d'ions $\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}$est-elle modifiée ? Si oui, dans quel sens ?
> la concentration des ions $\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}$est-elle modifiée ? Si oui, dans quel sens ?
b) Les réponses à ces deux questions sont-elles les mêmes si l'on ajoute de l'eau dans une solution d'un acide faible?

Hunza Gilgit

Numerade Educator

03:46

Problem 7

Pour neutraliser 1 litre d'une solution $0,1 \mathrm{M}\left({ }^*\right)$ d'acide acétique $\mathrm{CH}_3 \mathrm{CO}_2 \mathrm{H}$ (acide faible, dont le taux de dissociation dans cette solution est seulement de $1,3 \%$ ), quelle quantité de soude faut-il utiliser :
$>$ Moins de 0,1 mole?> $>$ Plus de 0,1 mole ?
(*) $0,1 \mathrm{M}=0,1 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}$
D'après R. Meyer

Lucy Chang

Numerade Educator

04:00

Problem 8

Quel volume d'une solution de soude $0,1 \mathrm{M}$ faut-il ajouter à 1 litre d'une solution d'acide chlorhydrique $0,1 \mathrm{M}$ pour que le $\mathrm{pH}$ de la solution obtenue soit égal à 1,5 ?

Tracy Tourville

Numerade Educator

05:02

Problem 9

Quel est le pH final de la solution obtenue en ajoutant successivement à $50 \mathrm{~mL}$ d'une solution $0,1 \mathrm{M}$ d'acide bromhydrique $\mathrm{HBr}$ :
1) $20 \mathrm{~mL}$ d'une solution de soude $0,2 \mathrm{M}$,
2) $200 \mathrm{~mL}$ d'eau pure,
3) $100 \mathrm{~mL}$ d'une solution $0,05 \mathrm{M}$ d'acide perchlorique $\mathrm{HClO}_4$,
4) $130 \mathrm{~mL}$ d'une solution $0,5 \mathrm{M}$ de nitrate de potassium $\mathrm{KNO}_3$,
5) $1 \mathrm{~g}$ de potasse $\mathrm{KOH}$ solide.

Jenna Nikles

Numerade Educator

06:38

Problem 10

Un flacon, contenant une solution aqueuse d'un composé qu'on appellera A, a perdu son étiquette. On peut faire les observations suivantes :
> La solution obtenue en mélangeant $50 \mathrm{~mL}$ de $\mathrm{HCl} 0,1 \mathrm{M}$ et $50 \mathrm{~mL}$ de la solution de A présente un $\mathrm{pH}$ de 1,3.
La solution obtenue en mélangeant $50 \mathrm{~mL}$ de soude $0,1 \mathrm{M}$ et $50 \mathrm{~mL}$ de la solution de A présente un $\mathrm{pH}$ de 9.

Ces résultats permettent-ils de savoir si A est un acide ou une base, fort(e) ou faible, ou un composé indifférent (neutre)?

Susan Hallstrom

Numerade Educator

05:29

Problem 11

Le $\mathrm{pH}$ d'une solution $0,15 \mathrm{M}$ d'éthylamine $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{NH}_2$ est trouvé égal à 12,0 .
>Quelle est la valeur de la constante d'acidité du couple $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{NH}_3{ }^{+}$/ $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{NH}_2$ ?
> Quelle est, dans cette solution, la valeur du rapport $\left[\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{NH}_3{ }^{+}\right]$ $\left[\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_5 \mathrm{NH}_2\right]$ ?

Dr. Seema Kelotra

Numerade Educator

01:45

Problem 12

Une solution d'acide formique $\mathrm{HCOOH}$ (forme acide du couple $\mathrm{HCOOH}$ / $\mathrm{HCOO}^{-}$) a un $\mathrm{pH}$ de 2,3.
a) Quelle est la valeur du coefficient de dissociation $\alpha$ dans cette solution?
b) Si on ajoute $25 \mathrm{~mL}$ d'eau pure à $50 \mathrm{~mL}$ de cette solution, quelles sont les nouvelles valeurs du $\mathrm{pH}$ et de $\alpha$ ?
c) Si on mélange $25 \mathrm{~mL}$ d'une solution d'acide chlorhydrique $\mathrm{HCl} 0,05 \mathrm{M}$ à $50 \mathrm{~mL}$ de cette solution, quelles sont les nouvelles valeurs du $\mathrm{pH}$ et de $\alpha$ ?

David Collins

Numerade Educator

01:19

Problem 13

Quelles sont les concentrations des diverses espèces présentes dans une solution de cyanure de potassium $\mathrm{KCN}$ dont le $\mathrm{pH}$ est 11,2 ?

Lucy Chang

Numerade Educator

01:56

Problem 14

On prépare une solution en dissolvant dans $500 \mathrm{~mL}$ d'eau $3,00 \mathrm{~g}$ d'hydrogénosulfate de sodium $\mathrm{NaHSO}_4$ et $3,55 \mathrm{~g}$ de sulfate de sodium $\mathrm{NaSO}_4$ (la variation de volume due à l'introduction de ces deux solides est négligeable).
Quel est le $\mathrm{pH}$ de cette solution?

Ronald Prasad

Numerade Educator

03:54

Problem 15

On dissout dans $400 \mathrm{~mL}$ d'eau 4,65 g de méthylamine $\mathrm{CH}_3 \mathrm{NH}_2$ et $10,12 \mathrm{~g}$ de chlorure de méthylammonium $\mathrm{CH}_3 \mathrm{NH}_3{ }^{+}, \mathrm{Cl}^{-}$, puis on complète le volume à $500 \mathrm{~mL}$ avec de l'eau et on mesure le $\mathrm{pH}$, qu'on trouve égal à 10,6 .
a) Cette mesure donne-t-elle la possibilité d'une détermination expérimentale du p $K_{\mathrm{a}}$ du couple $\mathrm{CH}_3 \mathrm{NH}_3+/ \mathrm{CH}_3 \mathrm{NH}_2$ ?
b) Quelle est la nouvelle valeur du $\mathrm{pH}$ si l'on ajoute dans cette solution :
$>$ soit $3,0.10^{-2}$ mole d'acide chlorhydrique ?
$>$ soit $3,0.10^{-2}$ mole de soude ?
(sous forme de solutions concentrées, de telle sorte que la variation du volume peut être considérée comme négligeable),
$>$ soit $200 \mathrm{~mL}$ d'eau?
c) Quelle est la concentration molaire d'une solution de méthylamine si, pour obtenir le $\mathrm{pH}$ de 10,6 , il faut jouter à $50 \mathrm{~mL}$ de cette solution $25 \mathrm{~mL}$ d'acide chlorhydrique $0,1 \mathrm{M}$ ?

Dr. Satish Ingale

Numerade Educator

01:50

Problem 16

L'acide sulfurique $\mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4$ est un diacide, dont la première acidité $\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4 /\right.$ $\mathrm{HSO}_4{ }^{-}$) est forte et la seconde $\left(\mathrm{HSO}_4{ }^{-} / \mathrm{SO}_4{ }^{2-}\right)$ moyenne. On fait parfois l'approximation de considérer soit que les deux acidités sont fortes, soit que la seconde est négligeable devant la première.
En prenant l'exemple d'une solution $0,5 \mathrm{M}$, montrez laquelle de ces deux approximations permet de calculer le $\mathrm{pH}$ le moins différent du $\mathrm{pH}$ réel.

Manik Pulyani

Numerade Educator

00:36

Problem 17

L'acide malonique $\mathrm{HOOC}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{COOH}$ est un diacide dont les deux acidités n'ont pas la même force :
1) $\mathrm{HOOC}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{COOH}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{HOOC}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{COO}^{-}+\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}$
$$
K_1=1,7 \cdot 10^{-3}
$$
2)
$$
\begin{aligned}
& \mathrm{HOOC}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{COO}^{-}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons-\mathrm{OOC}-\mathrm{CH}_2-\mathrm{COO}^{-}+\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+} \\
& K_2=2,2 \cdot 10^{-6}
\end{aligned}
$$

Quelle masse d'acide malonique faut-il dissoudre dans 1 litre d'eau pour obtenir une solution dont le $\mathrm{pH}$ soit 2,5 ?

Mikayla Stephens

Numerade Educator

02:39

Problem 18

Le $\mathrm{pH}$ d'un mélange d'acide fluorhydrique $\mathrm{HF}$ et de fluorure de potassium $\mathrm{KF}$, de concentration totale $0,3 \mathrm{~mol}$. $\mathrm{L}^{-1}$, est égal à 3,0 .
a) Quelles sont, dans cette solution, les concentrations molaires de l'acide fluorhydrique et du fluorure de potassium?
b) Quelle masse de potasse $\mathrm{KOH}$ solide faudrait-il dissoudre dans $200 \mathrm{~mL}$ d'acide fluorhydrique $0,3 \mathrm{M}$ pour obtenir le même $\mathrm{pH}$ ?
c) Quel serait le $\mathrm{pH}$ de la solution si l'on ajoutait le double de cette masse de potasse?
d) Quelles différences de résultat constaterait-on si l'on réalisait les mêmes opérations (amener le $\mathrm{pH}$ à valeur 3 , puis doubler la quantité de potasse ajoutée) à partir d'une solution également $0,3 \mathrm{M}$ d'acide bromhydrique $\mathrm{HBr}$ ?

Adriano Chikande

Numerade Educator

06:35

Problem 19

a) Quel volume d'ammoniac $\mathrm{NH}_3$ gazeux (mesuré à $20^{\circ} \mathrm{C}$, sous 1 bar) faut-il dissoudre dans 5 litres d'eau pour que le $\mathrm{pH}$ de la solution soit 10 ?
b) Si on mélange $100 \mathrm{~mL}$ de la solution ainsi obtenue et $50 \mathrm{~mL}$ d'une solution d'acide chlorhydrique $1,35 \cdot 10^{-3} \mathrm{M}$, quel est le $\mathrm{pH}$ de la nouvelle solution?

Eileen Sullivan

Numerade Educator

01:16

Problem 20

On dispose de deux solutions contenant respectivement :
un acide $\mathrm{HA}\left(K_{\mathrm{a}(\mathrm{HA})}=1,3 \cdot 10^{-4}\right)$, avec un $\mathrm{pH}$ égal à 2,5
un acide $\mathrm{HB}\left(K_{\mathrm{a}(\mathrm{HB})}=2,0.10^{-5}\right)$, avec un $\mathrm{pH}$ égal à 2,9 .
Quel serait le $\mathrm{pH}$ d'une troisième solution obtenue en mélangeant des volumes égaux des deux premières?

David Collins

Numerade Educator

00:48

Problem 21

On se propose de doser $100 \mathrm{~cm}^3$ d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration $\mathrm{c}_{\mathrm{a}}=2 \cdot 10^{-2} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}$ par une solution de soude de concentration $\mathrm{c}_{\mathrm{b}}=5.10^{-1} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}$.
a) Est-il nécessaire, au préalable, d'étalonner le conductimètre ?
b) Donner l'expression de la conductivité en fonction du volume $V_b$ de base versé :
> avant l'équivalence
> après l'équivalence.
c) Est-il nécessaire de tenir compte de la dilution dans le calcul des concentrations?
Exprimer la conductivité en fonction de $V_{\mathrm{b}}$ et tracer la courbe donnant la conductivité $\sigma$ en fonction du volume ajouté $V_{\mathrm{b}}$. Comment peut-on mettre en évidence le point d'équivalence?
Données des conductivités ioniques molaires à dilution infinie :
$$
\begin{aligned}
& \lambda^{\circ}\left(\mathrm{H}^{+}\right)=350 \mathrm{Scm}^2 \mathrm{~mol}^{-1}, \lambda^{\circ}\left(\mathrm{Na}^{+}\right)=50 \mathrm{Scm}^2 \mathrm{~mol}^{-1}, \\
& \lambda^{\circ}\left(\mathrm{Cl}^{-}\right)=76 \mathrm{Scm}^2 \mathrm{~mol}^{-1},
\end{aligned}
$$
$\lambda^{\circ}\left(\mathrm{HO}^{-}\right)=198 \mathrm{Sm}^2 \mathrm{~mol}^{-1}$ (on supposera que les conductivités ioniques molaires ne varient pratiquement pas avec la concentration).

Mishal Gul

Numerade Educator