Chimie

Contrôle N° 04 1 h : énoncé

 

   

 

Correction 

I - Produit ionique de l'eau.

II - Réaction entre l'acide éthanoïque et l'eau .

III - Réaction entre l'ammoniac et l'eau.

IV - Évolution d'une mélange d'acide éthanoïque et d'ammoniac dans l'eau..

 

Données :

-  Calculatrice autorisée et les mesures sont effectuées à 25 °C.

-  Acide éthanoïque / ion éthanoate : CH3COOH / CH3COO : pKA1 = 4,7.

-  Ion Ammonium / ammoniac : NH4 + / NH3 : pKA2 = 9,2.

-  Les couples de l’eau : H3O + / H2O : pKA3 = 0 et H2O/ OH : pKA4 = 14

-  Les questions I, II, III sont indépendantes.

 

I- Produit ionique de l’eau.

1)- Qu’appelle-t-on produit ionique de l’eau ? (0,25 pt)

2)- Déterminer sa valeur à partir des données précédentes (0,25 pt)

 

II- Réaction de l’acide éthanoïque et de l’eau.

On introduit de l’acide éthanoïque pur dans de l’eau.

On obtient une solution aqueuse S1  de volume V1 = 10 mL,

de concentration C1 = 2,0 x 10 – 2  mol / L.

La mesure de la valeur du pH de la solution S1 donne  pH = 3,2.

1)- Écrire l’équation de la réaction de l’acide éthanoïque avec l’eau.

On note (1) cette équation. (0,25 pt)

2)- Tracer le diagramme de prédominance du couple

acide éthanoïque / ion éthanoate en fonction du pH.

En déduire l’espèce prédominante dans la solution S1. (0,5 pt)

3)- Avancement de la réaction de l’acide éthanoïque avec l’eau.

a)- Avancement final x1f de la réaction de l’acide éthanoïque avec l’eau (0,5 pt)

b)- Comparer x1f et l’avancement maximal xmax

(avancement qui serait atteint si la réaction était totale). (0,25 pt)

c)- En déduire le taux d’avancement final τ1 de cette réaction. (0,25 pt)

d)- Le résultat est-il cohérent avec celui de la question 2)- ? Justifier. (0,25 pt)

 

III- Réaction entre l’ammoniac et l’eau.

1)- Écrire l’équation de la réaction de l’ammoniac avec l’eau.

On note (2) cette équation. (0,25 pt)

2)- Tracer le diagramme de prédominance du couple

ion ammonium / ammoniac en fonction du pH.

En déduire l’espèce prédominante dans la solution S2. (0,5 pt)

3)- Taux  d’avancement final τ2 de cette réaction. (0,5 pt)

 

IV- Évolution d’un mélange d’acide éthanoïque et d’ammoniac dans l’eau.

On réalise une solution S de volume V = 20 mL en introduisant dans l’eau

nA  = 2,0 x 10 – 4  mol d’acide éthanoïque et

nB  = 1,0 x 10 – 4  mol d’ammoniac.

On modélise la transformation qui a lieu par la réaction suivante :

CH3COOH (aq) +  NH3 (aq) =  CH3COO (aq) NH4 + (aq)

1)- Calculer le quotient de réaction du système dans l’état initial : Qr, i. (0,5 pt)

2)- Comparer Qr, i au quotient de réaction dans l’état d’équilibre Qr, éq.

Que peut-on en déduire ?

3)- Exprimer Qr, éq en fonction de l’avancement final x3f de la réaction

(on pourra s’aider d’un tableau).

En déduire la valeur de l’avancement final x3f.

La comparer à la valeur de l’avancement maximal x3max.(1 pt)

4)- La transformation du système peut-elle être considéré comme totale ?

à l’aide du bilan de matière dans l’état final, citer les espèces prédominantes

dans la solution S.

Expliquer pourquoi la valeur du pH de la solution S est égal à 4,7. (0,75)