Acides-bases

Calculez le pH d'une solution α de 70 mL dans laquelle on dissout 8,60×10^-3 moles de H₂SO₄.

Calculez le pH d'une solution β de 75 mL dans laquelle on dissout 3,24×10^-2 moles de KOH.

Calculez le pH de la solution γ résultant du mélange des solutions α et β.

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Correction :

Solution α :

H₂SO₄ fait partie de la liste des acides forts donnée par Mr Collin, c'est donc un acide fort. Nous allons commencer par calculer la concentration de l'espèce considérée dans la solution. La quantité de H₂SO₄ présente a été donnée en moles, donc pour trouver la concentration on procède comme suit, en pensant bien à prendre le volume en litres :

Ainsi avec C = 1,23×10^-1 mol.L^-1 nous pouvons calculer le pH de la solution. Étant donné qu'elle contient un acide fort le pH se calcule comme suit :

pH_α = 0.9

Solution β :

KOH fait partie de la liste des bases fortes donnée par Mr Collin dans le cours sur les réactions acido-basiques en phase aqueuse, c'est donc une base forte. Nous allons commencer par calculer la concentration de l'espèce considérée dans la solution. La quantité de KOH présente a été donnée en moles, donc pour trouver la concentration on procède comme suit, en pensant bien à prendre le volume en litres :

Ainsi avec C = 4,32×10^-1 mol.L^-1 nous pouvons calculer le pH de la solution. Étant donné qu'elle contient une base forte le pH se calcule comme suit :

pH_β = 13.6

Solution γ :

Nous avons ici le mélange d'un acide fort et d'une base forte, ce qui veut dire que les molécules réagissent. Il faudra faire un tableau d'avancement pour trouver les détails de la réaction. Pour ça nous allons d'abord calculer les quantités de matière des deux espèces mises dans le mélange en moles :

n_α = C_α × V_α = 1,23×10^-1 × 7,00×10^-2 = 8,60×10^-3 moles

n_β = C_β × V_β = 4,32×10^-1 × 7,50×10^-2 = 3,24×10^-2 moles

H₂SO₄ est un acide fort qui en réagissant va donner un ion indifférent ou spectateur incapable d'influencer la valeur finale du pH. C'est donc inutile de se préocuper de cet ion par souci de temps, d'où le remplissage immédiat de sa colonne par des croix.

KOH est une base forte qui en réagissant va donner un ion indifférent ou spectateur incapable d'influencer la valeur finale du pH. C'est donc inutile de se préocuper de cet ion par souci de temps, d'où le remplissage immédiat de sa colonne par des croix.

Nous avons alors une base forte, ce qui veut dire que nous allons calculer le pH comme si KOH était seul dans la solution.

Nous allons tout d'abord calculer les nouvelles concentrations des espèces dans le mélange :

Ainsi nous pouvons calculer le pH de la solution. Étant donné qu'elle ne contient qu'une base forte le pH se calcule comme suit :

pH_γ = 13.3