✔ RAI/MOD : Modéliser une transformation ✔ REA : Appliquer une formule
Énoncé
Bernard Courtois a découvert l’halogène iode en 1811 en travaillant dans une salpêtrière. Il a travaillé sur les applications de l’iode à la photographie et a mis en évidence l’acide iodhydrique HI(g) en 1813.
1. Donner le schéma de Lewis de l’acide iodhydrique.
2. Justifier son caractère acide.
3. Identifier sa base conjuguée.
On prépare 1 L de solution par barbotage de 20 mL de HI(g) dans l’eau. L’acide en solution réagit totalement avec l’eau.
4. Écrire l’équation de la réaction entre l’acide iodhydrique et l’eau.
5. Déterminer le pH de la solution obtenue.
■ Vapeurs et cristaux de diiode
Données
Électronégativités selon Pauling :χ(H)=2,20,χ(C)=2,55,χ(O)=3,44 et χ(I)=2,66
Volume molaire des gaz :Vm=22,4 L·mol-1
Protocole de réponse
1. Déterminer les représentations de Lewis des atomes d’hydrogène et d’iode, l’iode étant un halogène d’après l’énoncé.
2. Évaluer la polarité de la liaison.
3. Pour obtenir la base, retirer un ion H+ à
l’acide.
4. Si HI(aq) est un acide, H2O(l) est une base. En déduire les couples mis en jeu.
5. Établir le tableau d’avancement.
6. Exploiter la relation pH=−log(c∘[H3O+]).
Solution rédigée
1. L’iode est de la famille des halogènes. Il a donc trois doublets non-liants, comme le fluor.
2. χ(H) < χ(I) : la liaison H−I est polarisée. Ceci justifie le caractère acide.
3. On peut écrire HI(aq)⇆H+(aq)+I−(aq), donc I−(aq) est la base conjuguée de HI(aq).
4. Les couples mis en jeu sont HI(aq)/I−(aq) et H3O+(aq)/H2O(l) : HI(aq)+H2O(l)⟶H3O+(aq)+ I−(aq)
5.
État
Avancement
HI(aq)
+
H2O
→
H3O+
+
I−(aq)
Initial
x=0 mol
n0
excès
0 mol
0 mol
Final
x=xmax
n0−xmax=0 mol
xmax
xmax
pH=−log(c∘[H3O+])
pH=−log(V⋅c∘xmax)
pH=−log(V⋅c∘n0)
pH=−log(Vm⋅V⋅c∘VHI)
AN : pH=−log(22,4×1,0×120×10−3)=3,0
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Mise en application
◆
On prépare 2,0 L de solution d’acide bromhydrique par barbotage de 250 mL de HBr(g) dans l’eau. L’acide en solution réagit totalement avec l’eau. Déterminer le pH de la solution obtenue.
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