P.C.E.M : S-4 Acide Base THERMO

On Prendra R = 8 J.mol^-1.K^-1.

Toutes les données seront considérées à 300 K.

On dissout dans un litre d'eau pure 10^-3 mole d'un acide faible AH de pKa = 6 (à 300 K).

1) La pH de la solution obtenue est de :

Réponse A : pH = 2,5

Réponse B : pH = 3,0

Réponse C : pH = 3,5

Réponse D : pH = 4,0

Réponse E : pH = 4,5

C = 10-3 è pC = 3 < pKa - 1 è pH = 1/2 ( pKa + pC) = 1/2 ( 6 + 3 ) = 4,5

Réponse E : pH = 4,5

2) La variation d'énergie libre (à 300 K) de la réaction de dissociation de cet acide AH dans l'eau est de :

Réponse A : D_RG⁰= - 74,5 kJ.mol^-1

Réponse B : D_RG⁰= + 74,5 kJ.mol^-1

Réponse C : D_RG⁰= - 63,9 kJ.mol^-1

Réponse D : D_RG⁰= + 33,1 KJ.mol^-1

Réponse E : D_RG⁰= + 82,5 KJ.mol^-1

D_RG⁰= - RT ln K = -8 * 300 * 2,3 log K = -8 * 300 * 2,3 * -6 = 33120 J.mol^-1= 33,1 kJ.mol^-1

Calcul approché

-10 * 300 * 2 * -6 » 60 * 300 * 2 » 60 * 600 » 36000 » 36 kJ.mol^-1

Réponse D : D_RG⁰= + 33,1 kJ.mol^-1

On porte le pH de la solution précédente à la valeur pH = 4 sans variation de volume.

Les concentrations des espèces AH et A^- seront :

3) Pour AH :

Réponse A : [AH]= 10^-3 mol.L^-1

Réponse B : [AH]= 10^-4 mol.L^-1

Réponse C : [AH]= 5 10^-5 mol.L^-1

Réponse D : [AH]= 2 10^-4 mol.L^-1

Réponse E : [AH]= 10^-5 mol.L^-1

4) Pour A^- :

Réponse A : [A^-]= 10^-5 mol.L^-1

Réponse B : [A^-]=10^-4 mol.L^-1

Réponse C : [A^-]=10^-3 mol.L^-1

Réponse D : [A^-]= 2 10^-2 mol.L^-1

Réponse E : [A^-]= 5 10^-2 mol.L^-1

pH = pKa + log R

log R = pH - pKa = 4 - 6 = -2

R = 0,01

[A-] / [AH] = 0,01

[A-] = 0,01 [AH]

[A-] + [AH] = 0,001

0,1 [AH] + [AH] = 1,1 [AH] = 0,001

[AH] = 0,001/ 1,1 » 0,001

Réponse A : [AH] = 10^-3 mol.L^-1

[A-] = 0,01 [AH]

[A-] = 0,00001

Réponse A : [A^-] =10^-5 mol.L^-1

5) Calculer le nombre de mole de Na⁺A^- à dissoudre dans 500 mL d'eau pure pour obtenir une solution de pH = 9,0.

Réponse A : 3 10^-1 mole

Réponse B : 5 10^-3 mole

Réponse C : 3 10^-3 mole

Réponse D : 5 10^-2 mole

Réponse E : 8 10^-3 mole

A- Base faible

pOH = 1/2 (pKb + pC)

pH = 14 - 1/2 (pKb + pC)

pH = 14 - 1/2 pKb - 1/2 pC

pH = 14 - 1/2 (14 - pKa) - 1/2 pC

pH = 7 + 1/2 pKa - 1/2 pC

1/2 pC = 7 + 1/2 pKa - pH

pC = 14 + pKa - 2 pH

pC = 14 + 6 - (2 * 9) = 2

C = 10^-2 mol.L^-1

n = C V = 10^-2 * 500 10^-3 = 5 10^-3 mole

Réponse B : 5 10^-3 mole