Aurélie 02/02

pH de l'eau d'une piscine

l'acide fluorhydrique est-il un acide fort ?

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Pour abaisser le pH des eaux d'une piscine, on utilise une poudre appelée "pH moins" qui contient du bisulfate de sodium , encore appelé hydrogénosulfate de sodium, de formule NaHSO4. On veut déterminer le pourcentage massique d'hydrogénosulfate contenu dans cette poudre. Pour cela, on va utiliser deux méthodes distinctes.

On considère que les propriétés acido-basiques de cette poudre sont dues uniquement à la présence d'ions hydrogénosulfate HSO4- appartenant au couple HSO4- /SO42- dont le pKa est égal à 1,9 à 25°C .

-Première méthode :

On dissout 1,00 g de cette poudre dans de l'eau distillée jusqu'à obtention d'une solution (S) limpide de volume V = 100,0 mL. On prélève Va=20,0mL de (S) que l'on dose par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration Cb=0,100 mol/L en utilisant un pH-mètre. Le volume à l'équivalence est Vbe= 14, 8 mL.

  1. Ecrire l'équation bilan de la réaction du dosage.
  2. Déterminer la concentration de la solution d'hydrogénosulfate dans la poudre "pH moins".
  3. En déduire le pourcentage massique d'hydrogénosulfate de sodium contenu dans la poudre.

- deuxième méthode :

On place 1,0 g hydrogénusulfate de sodium dans un erlemmeyer. On ajoute alors 20,0 mL de soude de concentration Co=1,00 mol/L ; la quantité de base est alors en excès par rapport à celle des ions hydrogénosulfate.

On dose l'excès de soude par une solution d'acide chlorydrique de concentration C1=1,00 mol/L que l'on verse progressivement dans l'erlemmeyer en présence d'un indicateur coloré approprié. Le virage de ce dernier est observé

quand on verse 12,2 mL de solution d'acide chlorhydrique.

  1. Ecrire l'équation bilan du dosage des ions HO- restant.
  2. Déterminer la quantité n0 d'ions HO- versé dans l'erlemmeyer.
    - Déterminer la quantité n1 d'ions HO- restant dans l'erlemmeyer, puis en déduire la quantité d'ions HO- ayant réagi avec 1,0g de poudre "pH moins".
    - En déduire la quantité de matière d'hydrogénosulfate de sodium contenue dans 1,0 g de cette poudre.
  3. En déduire le pourcentage massique d'hygrogénosulfate de sodium contenu dans cette poudre.

 

corrigé
HSO4- + HO- --> SO42- + H2O

à l'équivalence les quantités de matière d'ion hydrogénosulfate et d'ion hydroxyde sont identiques.

CaVa = CbVb = 0,1*14,8 = 1,48 mmol dans les 20 mL de la prise

Ca = 1,48 / 20 = 0,074 mol /L

dans 100 mL ( contenu de la fiole jaugée) : 7,4 mmol d'hydrogénocarbonate de sodium.

masse molaire NaHSO4 : 23 +1+32+4*16 = 120 g/mol.

masse d'hydrogénocarbonate de sodium dans 1 g de poudre :

120*7,4 10-3 = 0,888 g ( 88,8 %).

Qté initiale de soude : n0 = 20*1 = 20 mmol

H3O+ + HO- --> 2 H2O

quantité d'ion HO- restant = quantité de matière d'acide chlorhydrique à léquivalence du dosage

n1 = HO- ( excès)= 12,2 10-3 mol = 12,2 mmol

HO- ayant réagi : 20 - 12,2 = 7,8 mmol = 7,8 10-3 mol.

donc 7,8 10-3 mol d'ion hydrogénocarbonate

masse NaHSO4 : 7,8 10-3 *120 = 0,936 g dans 1 g de poudre.

pourcentage massique en NaHSO4 :0,936*100 = 93,6 %.

résultat cohérent avec le précédent, l'écart est inférieur à 5 %.


On dissout 0,1 mole de fluorure d'hydrogene HF dans un litre d'eau. Le pH de la solution obtenue est egal à 2,1.

  1. Quelles sont les molarités des espèces chimiques présentes dans la solution ?
  2. Calculer le coefficient de dissociation.
  3. L'acide fluorique est il un acide fort ?
corrigé
HF + H2O= H3O+ et F-

[H3O+] = 10-pH = 7,94 10-3 mol/L

la solution est électriquement neutre et HO- négligeable à pH=2,1

donc [H3O+]=[F-]

conservation de l'élément fluor :

[HF]+[F-]=0,1

[HF]=0,1-7,94 10-3 = 0,092 mol/L

coef dissociation = [F-] / 0,1 = 7,94 10-3 / 0,1 = 0,0794.

coef très inférieur à 1 donc HF est peu dissocié, c'est un acide faible.



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