L'ion hydrogénophosphate HPO42− est une base faible.
Écrire l'équation de sa réaction avec l'eau.
7
Espèce amphotère
La glycine de formule semi-développée est un acide aminé amphotère.
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Écrire les deux couples acide-base de la glycine.
8
Constante d'acidité
L'acide fluorhydrique HF, pourtant extrêmement corrosif,
est un acide faible de pKA=3,2.
Exprimer, puis calculer sa constante d'acidité KA.
9
Diagramme de prédominance
Tracer le diagramme de prédominance de l'acide méthanoïque HCOOH/HCOO− dont le pKA vaut 3,75.
Dessinez ici
10
Alanine
D'après le diagramme de prédominance ci-dessous, préciser sous quelle forme se trouve l'alanine dans une solution dont le pH est égal à 11.
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11
Indicateur coloré
Le carmin d'indigo est un indicateur coloré dont la forme acide est bleue et la forme basique est jaune. Sa zone de virage est comprise entre 11,4 et 13,0.
En déduire la couleur de sa teinte sensible.
Pour commencer
Acide fort et base forte
12
pH d'une solution d'acide fort
✔ APP : Maîtriser le vocabulaire
L'acide chlorhydrique est un acide fort dans l'eau. Une
solution S de concentration en soluté apporté
c=4,0×10−2 mol⋅L-1 est préparée.
1. Rappeler la définition d'un acide fort.
2. Calculer le pH de la solution S.
3. Calculer le pH de la solution S′, obtenue en diluant par deux la solution S.
Donnée
Produit ionique de l'eau à 25 °C : Ke=1,0×10−14
13
pH d'une solution de base forte
✔ REA : Utiliser un modèle
La potasse caustique (K+(aq);HO−(aq)) est une base forte dans l'eau. Une solution S est préparée en dissolvant une masse m=3,9 g de KOH(s) dans un volume V=100 mL.
1. Calculer la masse molaire M(KOH) à l'aide du tableau périodique.
3. Écrire l'équation de la réaction de dissolution de l'hydroxyde de potassium KOH(s) dans l'eau.
4. Déterminer la concentration [HO−].
5. Calculer la concentration en ion oxonium dans la solution. En déduire le pH de la solution S.
6. La solution S est diluée dix fois. Déterminer le pH de la solution S′ ainsi obtenue.
Constante d'acidité et pKA
14
Acide benzoïque
✔ RAI/MOD : Modéliser une transformation
L'acide benzoïque, noté AH(aq), est un acide faible utilisé
dans l'agroalimentaire en tant que conservateur. On
le trouve notamment dans certaines boissons énergétiques.
1. Écrire l'équation de la réaction de l'acide benzoïque avec l'eau.
2. Donner l'expression de la constante d'acidité du couple AH(aq)/A−(aq).
3. Calculer le rapport des concentrations à l'équilibre [A−]eq[AH]eq dans une boisson dont le pH est égal à 3,48.
Donnée
pKA du couple acide-base : pKA=4,2
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Constante d'acidité
✔ REA : Utiliser un modèle
On prépare une solution d'hydrogénosulfate de sodium, (Na+(aq);HSO4−(aq)) de concentration c=1,0×10−2 mol⋅L-1.
1. Écrire l'équation de dissolution de l'hydrogénosulfate de sodium dans l'eau.
2. Écrire l'équation de la réaction acide-base de l'ion hydrogénosulfate avec l'eau.
3. Exprimer la constante d'acidité du couple acide-base.
4. Le pH de cette solution est égal à 2,2. En déduire les valeurs des concentrations de toutes les espèces chimiques présentes en solution et calculer la constante d'acidité.
5. En déduire son pKA.
Doc. 2
Hydrogénosulfate de sodium
Ce sel à caractère acide est parfois utilisé pour l'entretien des piscines.
À des concentrations plus élevées, il peut être utilisé comme pesticide écologique notamment pour lutter contre une variété d'étoile de mer invasive : l'Acanthaster planci.
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Donnée
Couple acide-base : HSO4−(aq)/SO42−(aq)
Diagrammes de distribution et de prédominance
16
Couple acide lactique/ion lactate
✔ REA : Utiliser un modèle
L'acide lactique est un acide qui peut se trouver dans le lait, le vin ou même certains fruits et légumes. Le diagramme de distribution du couple acide lactique / ion lactate (notés AH(aq) et A−(aq)) est représenté ci-dessous.
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1. Déterminer graphiquement le pH pour lequel [A−] = [AH].
2. Déterminer le pKA du couple.
3. Déterminer les proportions des deux formes acide et basique pour pH=3,0.
4. Utiliser les résultats de la question précédente pour déterminer à nouveau le pKA. Comparer les valeurs trouvées.
17
Acide butyrique
✔ APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle
L'acide butyrique est aussi appelé acide butanoïque. C'est une molécule que l'on peut trouver dans le beurre
rance ou le parmesan. Son odeur est forte et désagréable.
1. Écrire la formule semi-développée de l'acide butanoïque.
2. Écrire l'équation de la réaction de l'acide butanoïque avec l'eau.
3. Tracer le diagramme de prédominance du couple acide butanoïque/ion butanoate.
Dessinez ici
4. Le pH de l'estomac n'est pas constant. Lors d'une digestion idéale, il varie de 1,5 à 5. Préciser la ou les formes adoptées par l'espèce chimique lors de ces phases de digestion.
Donnée
pKA du couple acide-base : pKA=4,81
Solution tampon
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Effet tampon
✔ APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle
Une solution est préparée en dissolvant 1,0×10−3 mol de chlorure d'hydrogène HCl(g) dans un volume V=1,0 L.
1. Calculer le pH de la solution sachant qu'il s'agit d'un acide fort.
Une solution tampon de volume V=1,0 L est ensuite préparée en dissolvant 1,0×10−2 mol d'acide éthanoïque CH3COOH(s) et 1,0×10−2 mol d'éthanoate de sodium CH3COONa(s).
2. Déterminer le pH de la solution.
On ajoute dans la solution tampon précédente 1,0×10−3 mol d'ion oxonium H3O+(aq).
3. Écrire l'équation de la réaction acide-base entre l'ion oxonium et l'ion éthanoate.
4. Cette réaction étant totale, calculer le pH final.
5. Comparer la variation de pH avec celle obtenue à la question 1. Conclure.
Donnée
pKA du couple acide éthanoïque/ion éthanoate : pKA=4,76
19
Étude d'une solution
✔ REA : Utiliser un modèle
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Crédits : Arpon Pongkasetkam/Shutterstock
Une solution est composée d'un mélange de volume V1=400 mL d'une solution d'ammoniac NH3(aq) de concentration c1=0,10 mol⋅L-1 et d'un volume V2=100 mL d'une solution de chlorure d'ammonium (NH4+(aq);Cl−(aq)) de concentration c2=0,10 mol⋅L-1. On suppose que l'ammoniac et le chlorure d'ammonium ne réagissent pas.
1. Calculer le pH de la solution.
2. Préciser s'il s'agit d'une solution tampon.
Donnée
pKA du couple NH4+(aq)/NH3(aq) : pKA=9,2
A
Acide phosphorique
✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours
L'acide phosphorique est un triacide de formule H3PO4. Les valeurs des trois pKA sont 2,15 ; 7,20 et 12,3.
1. Écrire les trois couples acide‑base correspondant.
2. Représenter le diagramme de prédominance.
Dessinez ici
3. L'acide phosphorique est‑il un acide fort ?
4. Comment peut‑on qualifier l'ion H2PO4−(aq) ?
B
Constante de réaction
✔ RAI/MOD : Modéliser une transformation
On considère la réaction entre l'acide acétique CH3COOH(aq) et l'ammoniac NH3(aq).
1. Donner le nom en nomenclature officielle de l'acide acétique. On pourra s'aider de la
100 mL d'une solution d'acide propanoïque a une concentration en soluté apporté c=0,030 mol⋅L-1. Le pH de la solution est 1,7.
3. Calculer la concentration en ion oxonium.
4. Calculer l'avancement maximal de la réaction.
5. Préciser s'il s'agit d'un acide fort ou faible.
21
Éthanamine
✔ REA : Utiliser un modèle
L'éthanamine C2H5NH2(g) est un gaz incolore avec une forte odeur ammoniacale. On dispose de 200 mL d'une solution d'éthanamine à une concentration en soluté apporté c=0,010 mol⋅L-1. Le pH de la solution vaut 11,3.
1. Calculer la concentration en ion oxonium.
2. Calculer l'avancement maximal de la réaction entre l'éthanamine et l'eau.
3. Préciser s'il s'agit d'une base forte ou faible.
22
Cyanure
✔ REA : Utiliser un modèle
L'ion cyanure est une base de formule CN−(aq). Les sels de cyanure ainsi que son acide conjugué sont très toxiques.
1. Exprimer la constante d'acidité du couple.
On dispose de 50 mL de solution à une concentration en soluté apporté c=0,020 mol⋅L-1. Le pH de la solution est égal à 10,7.
2. Conclure quant à la force de la base.
Donnée
Produit ionique de l'eau à 25 °C : Ke=1,0×10−14
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