===== Exercice sur le thème acides bases ===== ==== Questions ==== -* Énoncez la formule permettant de calculer le pH d'une solution aqueuse, en définissant chaque terme. -* L'autoprotolyse de l'eau est un équilibre chimique. Écrivez l'équation chimique de cette réaction et donnez l'expression du produit ionique de l'eau (Kw) à 25°C. -* Définissez le pKa et expliquez comment il est lié à la force d'un acide. -* L'acide acétique (CH₃COOH) a un pKa d'environ 4,75. Que peut-on en déduire concernant sa force par rapport à un acide ayant un pKa de 1 ? -* Utilisez l'équation de Henderson-Hasselbalch pour calculer le pH d'une solution tampon contenant un acide faible HA (concentration 0,1 mol.L⁻¹) et sa base conjuguée A⁻ (concentration 0,2 mol.L⁻¹). -* Expliquez, en utilisant le concept de diagramme de prédominance, dans quelles conditions un acide faible HA prédomine sous sa forme acide et dans quelles conditions il prédomine sous sa forme basique A⁻. -* Le jus de citron est mentionné comme étant acide. Comment cela se traduit-il en termes de concentration en ions oxonium [H₃O⁺] et de pH ? -* Si une solution a un pH de 3, quelle est la concentration en ions oxonium [H₃O⁺] ? -* Quelle est la différence fondamentale entre la définition du pH et celle du pKa ? -* Un acide faible HA a une constante d'acidité Ka de 1.8 x 10⁻⁵. Calculez son pKa. ==== Corrigé ==== === Question 1 === Le pH est défini par la formule : pH = -log_{10}[H_3O^+], où [H₃O⁺] représente la concentration molaire en ions oxonium (en mol.L⁻¹). === Question 2 === L'équation chimique de l'autoprotolyse de l'eau est : H_2O + H_2O leftright H_3O^+ + OH^-. Le produit ionique de l'eau à 25°C est : K_w = [H_3O^+][OH^- ] = 1,0 . 10^{-14}. === Question 3 === Le pKa est défini comme le logarithme décimal de l'inverse de la constante d'acidité Ka : pKa = -log_{10}(Ka). Plus le pKa est petit, plus l'acide est fort, car une petite valeur de pKa correspond à une grande valeur de Ka. === Question 4 === L'acide acétique a un pKa de 4,75, tandis que l'autre acide a un pKa de 1. Puisque plus le pKa est petit, plus l'acide est fort, l'acide avec un pKa de 1 est plus fort que l'acide acétique. === Question 5 === En utilisant l'équation de Henderson-Hasselbalch : pH = pKa + log_{10}({[A^- ]}/{[HA]}). Dans ce cas, on ne connait pas le pKa de l'acide HA, mais on peut utiliser la formule pH = log₁₀([A⁻]/[HA]). pH = log₁₀(0.2/0.1) = log₁₀(2) ≈ 0.30. === Question 6 === Un diagramme de prédominance montre les espèces prédominantes (HA ou A⁻) en fonction du pH. HA prédomine lorsque le pH est inférieur au pKa, et A⁻ prédomine lorsque le pH est supérieur au pKa. À pH = pKa, les concentrations de HA et A⁻ sont égales. === Question 7 === Le jus de citron étant acide, cela signifie que sa concentration en ions oxonium [H₃O⁺] est supérieure à 1.0 \times 10^{-7} mol.L^{-1}, et son pH est inférieur à 7. === Question 8 === Si le pH est de 3, alors [H_3O^+] = 10^{-3} mol.L^{-1}. === Question 9 === Le pH mesure l'acidité ou la basicité d'une solution en fonction de la concentration en ions oxonium [H₃O⁺]. Le pKa caractérise la force d'un acide en fonction de sa constante d'acidité Ka. === Question 10 === pKa = -log_{10}(Ka) = -log_{10}(1,8. 10^{-5}) \approx 4,74. [[cours:lycee:generale:terminale_generale:physique_chimie:ph_et_pka]]