Aurélie 04/04/07
 

Concours Kiné : acide base : acide nitreux 2007 ( EFOM)

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Question 3 : 4,5 pts/20 sans calculatrice

On étudie le couple acide base associé à l'acide nitreux HNO2.

  1. Ecrire l'équation de la réaction de l'acide nitreux avec l'eau.
    - Montrer qu'il s'agit d'une transformation acido-basique et indiquer les couples mis en jeu.
  2. On introduit de l'acide nitreux pur dans de l'eau. On obtient une solution de volume V1=500 mL et de concentration molaire C1 = 5,0 10-3 mol/L. La mesure du pH de cette solution donne pH=3,0.
    - Dresser le tableau d'avancement et déterminer l'avancement final xf 1.
    - Calculer l'avancement maximal xmax 1.
    - En déduire le taux d'avancement final     t1et conclure.
    - Calculer le quotient Qr1 éq à l'équilibre.
  3. La mesure du pH d'une solution d'acide niteux de concentration molaire 1,4 10-4 mol/L donne 4,0. Le taux d'avancement final est t2 = 0,71 et le quotient Qr2 éq à l'équilibre vaut 2,5 10-4.
    - Que peut-on conclure quant à l'influence de la dilution sur la dissociation de l'acide nitreux ?
    - Pourquoi désigne-t-on le quotient de réaction à l'équilibre par le terme "constante d'équilibre".
  4. On réalise une solution de volume V3=1,0 L en introduisant dans l'eau n1=5,0 10-3 mol d'acide nitreux et n2 = 2,0 10-3 mol de méthylamine CH3NH2. On considère la réaction HNO2 + CH3NH2 = NO2- + CH3NH3+.La constante d'équilibre vaut K= 3,2 106.
    - Déterminer le sens d'évolution du système chimique.
    - Dresser le tableau d'avancement de la réaction. Exprimer le quotient de réaction à l'équilibre Qr3 éq en fonction de l'avancement final xf3.
    - En résolvant l'équation du second degré vérifier que l'on trouve deux solutions : 3,0 10-3 et 5,0 10-3.
    - Calculer l'avancement final     t3 et conclure.
 

Equation de la réaction de l'acide nitreux avec l'eau :

couples acide base : HNO2 / NO2- et H3O+/H2O

HNO2= NO2- + H+ et H2O + H+ = H3O+.

HNO2 +H2O= NO2- +H3O+.

il y a échange de proton entre H2O et HNO2 : il s'agit d'une réaction acide base.

Tableau d'avancement :
avancement (mol)
HNO2
+H2O
= NO2-
+H3O+
initial
0
V1C1 = 0,5*5 10-3 = 2,5 10-3
solvant en grand excès
0
0
en cours
x
2,5 10-3-x
x
x
final
xf 1
2,5 10-3-xf 1
xf 1
xf 1 = V110-pH

= 5,0 10-4
Avancement maximal xmax 1 = 2,5 10-3.

Taux d'avancement final t1 =xf 1 /xmax 1 =5 10-4/2,5 10-3= 0,20. La réaction de l'acide nitreux avec l'eau est limitée.

Quotient Qr1 éq à l'équilibre : Qr1 éq =[NO2-]éq[H3O+]éq / [HNO2]éq

[NO2-]éq=[H3O+]éq =xf 1 /V1 =10-3 mol/L ; [ HNO2]éq= (2,5 10-3-xf 1) / V1 = 4 10-3 mol/L

Qr1 éq = 10-3 * 10-3 / 4 10-3 =2,5 10-4.

influence de la dilution sur la dissociation de l'acide nitreux :

Diluer, c'est ajouter de l'eau ; l'équilibre HNO2 +H2O= NO2- +H3O+ est déplacé dans le sens direct, dissociation de l'acide nitrique.

On désigne le quotient de réaction à l'équilibre par le terme "constante d'équilibre" : celle-ci ne dépend que de la température ; elle est indépendante de la concentration initiale de l'acide nitreux.

On réalise une solution de volume V3=1,0 L en introduisant dans l'eau n1=5,0 10-3 mol d'acide nitreux et n2 = 3,0 10-3 mol de méthylamine CH3NH2. On considère la réaction HNO2 + CH3NH2 = NO2- + CH3NH3+. La constante d'équilibre vaut K= 3,2 106.
Sens d'évolution du système chimique :

Qr i = [NO2-]i [CH3NH3+]i /( [CH3NH2]i [HNO2]i)

or [NO2-]i = [CH3NH3+]i =0 d'où Qr i =0

Qr i <K le système évolue dans le sens direct, de gauche à droite.
Tableau d'avancement :
avancement (mol)
HNO2
+ CH3NH2
= NO2-
+ CH3NH3+
initial
0
n1 =5 10-3
n2 =3 10-3
0
0
en cours
x
5 10-3-x
3 10-3-x
x
x
final
xf 3
5 10-3-xf 3
3 10-3-xf 3
xf 3
xf 3
Quotient de réaction à l'équilibre Qr3 éq =xf 32 /[(5 10-3-xf 3)(3 10-3-xf 3)]=3,2 106.

3,2 106[(5 10-3-xf 3)(3 10-3-xf 3)=xf 32 .

3,2 106 xf 32 -2,56 104xf 3+ 48 ; D½ = 0,64 104.
On trouve deux solutions : 3,0 10-3 et 5,0 10-3.

Or xf 3 ne peut pas être supérieur à n2 d'où xf 3 = 3,0 10-3

de plus xmax = 3,0 10-3 d'où l'avancement final t3 =xf 3 /xmax =1
La transformation chimique est totale. 
 

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