série acide base concour de reorientation

LYCEE PILOTE BOURGUIBA -Tunis-

Date : °

SERIE N

Ref : série acide base

Acide/Base

FERCHIOU EXERCICE 1 On se propose d'étudier une réaction de formation de l'ion thiocyanatofer (III) de formule [Fe(SCN)]2+ et de couleur rouge. En solution aqueuse, des ions ferrique Fe3+ réagissent avec des ions thiocyanate SCN- selon l'équation : Fe3+(aq)+SCN-(aq)  [Fe(SCN)] 2+(aq) notée, plus simplement : Fe3+(aq)+SCN-(aq)  X 2+(aq) La constante de cette réaction est K= 103. 1. Écrire l'expression de la fonction des concentrations  de la réaction de formation de ce complexe en fonction des concentrations des diverses espèces chimiques. 2. À un volume V1 = 10 mL d'une solution aqueuse d'ions ferrique Fe3+ à la concentration C1 =10-2 mol.L-1, on ajoute un même volume V2 d'une solution aqueuse d'ions thiocyanate à la même concentration C2. Calculer la valeur de la fonction des concentrations  de la réaction à l'état initial, montrer qu'il y a formation de complexe et donc apparition de la couleur rouge dans le mélange. 3.

a- Montrer que la concentration à l’équilibre du complexe [X2+]eq = 3,2 10-3 mol.L-1. b- En déduire la composition molaire du mélange à l’équilibre.

4. À la solution obtenue à l’équilibre on ajoute 3.10 -5 mol d'hydroxyde de sodium (soude) au mélange. Les ions Fe3+n'ayant pas encore réagit, réagissent avec les ions hydroxyde HO - selon la réaction : Fe3++3OH-  Fe(OH)3(sd). On considérera que la réaction de précipitation est totale et instantanée. a- Déterminer la quantité d’ions ferrique restant dans le mélange. b- Dans quel sens va évoluer le système.

EXERCICE 2 On considère le tableau suivant : Couple ……../CH3Oacide/base pKa

16

HPO42-/…

12

……../Cl- … /NH3 HCO2H/………

-6

9.25

3.7

…/H2O

……/OH-

0

14

1°/Compléter la notation des couples par la formule de la forme acide ou basique. Classer ces couples par ordre de force croissante de l’acide.

2°/Calculer la constante de basicité relative à chaque couple. 3°/Classer ces couples par ordre de force décroissante de la base. 4°/Comparer les deux classements. Conclure. EXERCICE3 On donne la valeur du pKa pour différents couples acide/base à 25°C. Couple acide/base CH3COOH/CH3COOpKa 4,8

NH4+/NH3 9,2

HCOOH/HCOO3,8

1°/ a-Classer par force croissante les acides entre eux et les bases entre elles, tout en justifiant la réponse. b- Ecrire l’équation de la réaction : -de l’acide le plus fort avec l’eau -de la base la plus forte avec l’eau. c-Donner l’expression usuelle de la loi d’action de masse pour les deux réactions précédentes. Calculer numériquement les valeurs des constantes trouvées. 2°/On fait réagir l’acide le plus fort avec la base la plus forte. a- Ecrire l’équation bilan de la réaction. b-Calculer la constante d’équilibre de cette réaction. c-On considère un mélange formé par les espèces chimiques dont les concentrations molaires sont les suivantes : [NH3] = 0.1mol.L-1 ; [ HCOO-] = 0.02mol.L-1 ; [NH4+] = 0.5mol.L-1 ;[HCOOH] = 0.04mol.L-1. Dans quel sens va évoluer spontanément le système chimique. On donne : Ke = 10-14 à 25°C , température de l’expérience EXERCICE-4 On considère trois solutions basiques, de même concentration C=10-2 mol L-1. Les pH de ces solutions, mesurés à 25° C sont indiqués dans le tableau suivant : Solution de base

B1

B2

B3

pH

10,6

12

11,1

1) a- En utilisant le tableau-ci-dessus, préciser la (les) base(s) faible(s) et la(les) base(s) forte(s). Justifier b- Classer ces bases par ordre de force croissante. 2) a- Etablir l’expression du pH d’une solution aqueuse de base faible en fonction de sa concentration initiale C et de son pKa (en suppose que [B] = C pour une base faiblement dissociée en solution aqueuse diluée. b- Calculer le pKa de chaque couple BH +/ B. Classer respectivement les bases faibles étudiées selon leurs pKa respectifs. 3°) On dilue 10 fois la solution de B1 le pH est alors égal à 11,1.

En comparant les valeurs de coefficient de f. Préciser quel est l’effet de la dilution sur le l’équilibre chimique du couple BH+/ B.