Acidité de l’eau distillée
✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents
✔ REA : Appliquer une formule
D’après le sujet Bac S, Antilles-Guyane, 2009.
1. a. Dans toute solution aqueuse se produit la réaction d’autoprotolyse de l’eau. Il s’agit d’une réaction acide-base entre deux molécules d’eau. Écrire l’équation de cette réaction.
b. À 25 °C, des mesures montrent que, pour de l’eau pure,
[H3O+]eˊq=1,0×10−7 mol·L
-1 . Calculer la valeur du
pH de l’eau pure à
25 °C.
De l’eau fraîchement distillée est laissée quelque temps à l’air libre, dans un bécher, à
25 °C. Son
pH diminue progressivement puis se stabilise à la valeur de
5,7. La dissolution lente et progressive dans l’eau distillée du dioxyde de carbone présent dans l’air permet d’expliquer cette diminution du
pH. Un équilibre s’établit entre le dioxyde de carbone présent dans l’air et celui qui est dissous dans l’eau distillée, noté
(CO2,H2O)(aq).
Dans la suite de l’exercice, on ne tiendra pas compte de la réaction entre les ions hydrogénocarbonate
HCO3−(aq) et l’eau. L’équation de la réaction entre le dioxyde de carbone dissous et l’eau s’écrit :
(CO,H2O)(aq)+H2O(l)⇄HCO3−(aq)+H3O+(aq)
2. a. Écrire les couples acide-base mis en jeu dans cette équation.
On démontre qu’en solution :
10−6,4=[(CO2,H2O)]⋅c∘[H3O+]⋅[HCO3−]
b. Déterminer la concentration en
(CO2,
H2O) (aq) dissous dans l’eau du laboratoire.
Dans un mélange gazeux, comme l’air, chacun des gaz qui le constitue contribue à la pression du mélange proportionnellement à sa quantité de matière. C’est la pression partielle du gaz considéré.
L’atmosphère terrestre possède un pourcentage moyen en quantité de
CO2 de
0,038 %, ce qui correspond à une pression partielle en
CO2 de
38 Pa.
La concentration d’un gaz dissous dans l’eau est proportionnelle à sa pression partielle à l’équilibre. Dans le cas du dioxyde de carbone, on a :
[(CO2,H2O)]=k⋅pco2
Dans cette expression,
k désigne un coefficient de proportionnalité égal à
k=3,4×10−7 mol·L
-1·Pa
-1.
3. a. Calculer la valeur de la concentration
[(CO2,H2O)] dans une solution aqueuse laissée longtemps à l’air libre.
b. Indiquer si l’air du laboratoire possède un pourcentage en dioxyde de carbone inférieur ou supérieur à
0,038 %.
■ Absorption du dioxyde de carbone par les océans