Acides-bases

Calculez le pH d'une solution α de 95 mL dans laquelle on dissout 1,06 grammes de HCN.
Données : pKa (HCN/CN^-) = 9,4, et M_HCN = 27 g.mol^-1.

Calculez le pH d'une solution β de 20 mL dans laquelle on dissout 5,00×10^-4 moles de H₂O₂.
Données : pKa (H₂O₂/HO₂^-) = 11,66.

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

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Correction :

Solution α :

HCN a un pKa compris entre 0 et 14 exclus et est l'acide du couple HCN/CN^- étant donné que ça en est le premier terme, c'est donc un acide faible. Nous allons commencer par calculer la concentration de l'espèce considérée dans la solution. La quantité de HCN présente a été donnée en grammes, donc pour trouver la concentration on procède comme suit, en pensant bien à prendre le volume en litres :

Ainsi avec C = 4,14×10^-1 mol.L^-1 nous pouvons calculer le pH de la solution. Étant donné qu'elle contient un acide faible le pH se calcule comme suit :

pH_α = 4.9

Solution β :

H₂O₂ a un pKa compris entre 0 et 14 exclus et est capable de céder un proton, c'est donc un acide faible. Nous allons commencer par calculer la concentration de l'espèce considérée dans la solution. La quantité de H₂O₂ 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 = 2,50×10^-2 mol.L^-1 nous pouvons calculer le pH de la solution. Étant donné qu'elle contient un acide faible le pH se calcule comme suit :

pH_β = 6.6

Solution γ :

Nous avons ici le mélange d'un acide faible et d'un acide faible, ce qui veut dire qu'aucune réaction ne se produit. On va pouvoir calculer directement le pH, qu'on calcule de la même façon que si on était face à un diacide, ce qui veut dire que l'on considère que la solution ne contient que l'acide au pKa le plus bas des deux acides présents, on estime que le caractère acide de cet acide domine suffisamment celui de l'autre pour qu'on néglige ce dernier.

Attention à bien prendre la nouvelle concentration C_a2 de l'acide dans le mélange :

Avec cette valeur de la concentration nous pouvons calculer le pH, avec la formule utilisée pour les acides faibles et avec le pKa et la nouvelle concentration de HCN :

pH_γ = 4.9