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On mesure la conductivité de différentes solutions
d'acide fluorhydrique HF :
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solution
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S1
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S2
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S3
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concentration (mol/L)
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0,01
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10-3
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10-4
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conductivité s (S /m)
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9 10-2
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2,185 10-2
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3,567 10-3
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conductivité molaire ionique (S m² mol-1) : l H3O+ = 3,5 10-2 ; l éthanoate = 4,1 10-3.
- Ecrire la réaction de l'acide fluorhydrique avec l'eau.
- Déterminer la concentration des ions oxonium et des ions F-
dans ces solutions.
- Montrer que le quotient de réaction dans l'état d'équilibre
ne dépend pas de la concentration de la solution.
- Calculer le taux d'avancement de la réaction du fluorure
d'hydrogène avec l'eau pour chaque solution.
- Comment varie ce taux d'avancement avec la dilution ?
conductivité molaire ionique en Sm²/mol : l
H3O+ =3,5 10-2 ; l
F- = 5,54 10-3.
corrigé
HF + H2O = F- + H3O+
La concentration des ion fluorure est égale à la concentration
des ions oxonium : [F- ] =[H3O+]
les ions oxonium et fluorure contribuent à la conductivité de
la solution :
s = (l H3O+
+l F- ) [H3O+]=
( 3,5 +0,554) 10-2 [H3O+] soit [H3O+]
= s /4,05 10-2 = 24,67 s .
[H3O+] s'exprime en mol m-3 ;
xf = [H3O+] 10-3 = 24,67 10-3
s mol.
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solution
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S1
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S2
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S3
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concentration C (mol / m3)
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10
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1
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0,1
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conductivité s (S /m)
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9 10-2
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2,185 10-2
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3,567 10-3
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[H3O+] = 24,67 s (mol / m3)
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2,22
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0,54
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0,088
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quotient de réaction : à
l'état d'équilibre
les concentrations s'expriment en
mol/L dans ce calcul.
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solution
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S1
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S2
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S3
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concentration C (mol / L)
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10-2
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10-3
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10-4
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[H3O+] (mol / L)
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2,22 10-3
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5,4 10-4
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8,8 10-5
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C-[H3O+] (mol / m3)
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7,78 10-3
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4,6 10-4
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1,2 10-5
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Qr,éq
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6,3 10-4
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6,3 10-4
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6,4 10-4
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d'après la dernière ligne du tableau, le coefficient de
réaction dans l'état d'équilibre est constant, indépendant de la
concentration initiale : ce coefficient représente la constante
d'équilibre K associée à la réaction ci-dessus.
recherche de l'avancement maximal
:
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HF
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+ H2O
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= F-
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+ H3O+
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initial
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C mol
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solvant
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0
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0
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en cours
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C -x
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x
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x
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final
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C-xmax =0
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xmax = C mol
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xmax = C mol
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pour 1 L de solution :
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solution
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S1
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S2
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S3
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concentration C (mol / L)
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10-2
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10-3
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10-4
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xf = [H3O+] * 1
(mol)
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2,22 10-3
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5,4 10-4
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8,8 10-5
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xmax = C *1 (mol )
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10-2
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10-3
|
10-4
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t = xf / xmax
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0,22
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0,54
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0,88
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le taux d'avancement final augmente lorsque la concentration
en acide fluorhydrique diminue.
règle de Le Chatelier ou règle de
modération:
en ajoutant de l'eau (un réactif) on déplace l'équilibre dans
le sens "comsommation de l'eau", c'est à dire dissociation de l'acide
faible en ion oxonium et fluorure.
par dilution, un acide faible se rapproche du comportement
d'un acide fort.(t tend vers 1).
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