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Acide iodhydrique
P.31

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Exercice corrigé




Acide iodhydrique

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)\text{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 11 L de solution par barbotage de 2020 mL de HI(g)\text{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\text{pH} de la solution obtenue.

Vapeurs et cristaux de diiode


Vapeurs de diiode
Cristaux de diiode

Données

  • Électronégativités selon Pauling : χ(H)=2,20,  χ(C)=2,55,  χ(O)=3,44\chi(\text{H}) = 2{,}20, \;\chi(\text{C}) = 2{,}55, \; \chi(\text{O}) = 3{,}44 et χ(I)=2,66\chi(\text{I}) = 2{,}66

  • Volume molaire des gaz : Vm=22,4 V_m = 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+\text{H}^+ à l’acide.

4. Si HI(aq)\text{HI(aq)} est un acide, H2O(l)\text{H}_2\text{O(l)} est une base. En déduire les couples mis en jeu.

5. Établir le tableau d’avancement.

6. Exploiter la relation pH=log([H3O+]c).\text{pH} = - \log \left(\dfrac{[\text{H}_3\text{O}^+]}{c^{\circ}} \right).

Solution rédigée

1. L’iode est de la famille des halogènes. Il a donc trois doublets non-liants, comme le fluor.
Fluor


2. χ(H)\chi\text{(H)} < χ(I)\chi\text{(I)} : la liaison HI\text{H} - \text{I} est polarisée. Ceci justifie le caractère acide.

3. On peut écrire HI(aq)\text{HI(aq)}H+(aq)+I(aq)\leftrightarrows \text{H}^+\text{(aq)}+ \text{I}^-\text{(aq)}, donc I(aq)\text{I}^-\text{(aq)} est la base conjuguée de HI(aq)\text{HI(aq)}.

4. Les couples mis en jeu sont HI(aq)/I(aq)\text{HI(aq)/I}^-\text{(aq)} et H3O+(aq)/H2O(l)\text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)}/\text{H}_2\text{O(l)} : HI(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+ I(aq)\text{HI(aq)} + \text{H}_2\text{O(l)} \longrightarrow \text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)}+\text{ I}^-\text{(aq)}

5.
État Avancement HI(aq)\text{HI(aq)} ++ H2O\text{H}_2\text{O} \rightarrow H3O+\text{H}_3\text{O}^+ ++ I(aq)\text{I}^-\text{(aq)}
Initial x=0x= 0 mol n0n_0 excès 00 mol 00 mol
Final x=xmaxx=x_\text{max} n0xmax=0n_0 - x_\text{max} = 0 mol xmaxx_\text{max} xmaxx_\text{max}

       pH=log([H3O+]c)\mathrm{pH}=-\log \left(\dfrac{\left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]}{c^{\circ}}\right)

       pH=log(xmaxVc)\mathrm{pH}=-\log \left(\dfrac{x_{\max }}{V \cdot c^{\circ}}\right)

       pH=log(n0Vc)\mathrm{pH}=-\log \left(\dfrac{n_{0}}{V \cdot c^{\circ}}\right)

       pH=log(VHIVmVc)\mathrm{pH}=-\log \left(\dfrac{V_{\mathrm{HI}}}{V_{\mathrm{m}} \cdot V \cdot c^{\circ}}\right)

AN : pH=log(20×10322,4×1,0×1)=3,0\mathrm{pH}=-\log \left(\dfrac{20 \times 10^{-3}}{22{,}4 \times 1{,}0 \times 1}\right)=3{,}0
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Mise en application

On prépare 2,02{,}0 L de solution d’acide bromhydrique par barbotage de 250250 mL de HBr(g)\text{HBr(g)} dans l’eau. L’acide en solution réagit totalement avec l’eau. Déterminer le pH\text{pH} de la solution obtenue.
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