Aurélie mars 2001

solution tampon

calcul de pH

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1

volume d'acide chlorhydrique à ajouter...

Constante d'acichié Ka : pKa (CH3 COOH / CH3COO-) = 4,75

Une solution aqueuse d'éthanoate de sodium CH3COONa a pour concentration molaire 0,20 mol./L.

  1. Calculer le pH de la solution; on justifiera les approximations faites.(pH=9,02)
  2. A 100 mLde la solution d'éthanoate de sodium, on ajoute de l'acide chlorhydrique à 0,5 mol./ L. Ecrire l'équation de la réaction chimique qui se produit.
  3. On désire obtenir une solution dont le pH vaut 4,5, Quel volume d'acide chlorhydrique faut-il ajouter.
corrigé

 

CH3COO- + H3O+ donne CH3COOH + H2O Kr = 10 4,8.

sel entierement dissocié en ion sodium et éthanoate [Na+]=0,2 mol/L

l'ion éthanoate réagit très peu avec l'eau donc [ion éthanoate] voisin de 0,2 mol/L

conservation de l'élément carbone :

[ion éthanoate]+[acide éthanoique]=0,2 (1)

solution électriquement neutre:

[ion éthanoate]+[HO-]=[Na+]+[H+] (3)

présence de la base ion éthanoate en solution donc pH >7 et H+ négligeable devant HO-

(1) et (3) donnent [HO-]=[ac éthanoique]

définition de la constante d'acidité Ka :

[ion éthanoate][H+] / [acide éthanoïque]=10 -4,75 (2)

0,2 [H+]² divisé par 10 -14 =10 -4,75

d'où le pH =9,02.

cette fois HO- négligeable devant H+.

(3) s'écrit : [ion éthanoate] + [Cl-] = [Na+] +[ H+ ]

[ion éthanoate] +0,5 volume HCl / V total = 0,2*100/ Vtotal +10 -4,5 voisin de 20 / V total (3')

et à pH voisin de pKa, [ion éthanoate] proche de [acide éthanoique]

[ion éthanoate]10 -4,5/ [acide éthanoique]=10 -4,75 (2)

[ion éthanoate] / [ac éthanoique]= 0,56

repport dans (1)

[ion éthanoate]+[ion éthanoate /0,56 ]=0,2*100 / V total = 20 / V total

[ion éthanoate]=7,18/ V total

repport dans (3')

7,18/ V total + 0,5 volume HCl / V total = 20 / V total

volume HCl= 25,6 mL.
2

masse de formiate de sodium à ajouter...

Une solution d'acide chlorhydrique S a une concentration C =0,1mol/L.

  1. Déterminer le pH de la solution S.
  2. A partir de la solution S, on veut préparer une solution tampon de pH=3.5 en ajoutant HCO2Na. Quelle masse de produit pur faut-il introduire dans un litre de solution S pour obtenir une solution tampon pH = 3.5 (on suppose que le melange est realisé sans variation de volume)?

données: pKa(HCOOH/HCOO-) = 3,7

M(Na)=23; M(O)=16 ; M(H)=1; M(C)=12 g /mol.

corrigé

définition de la constante d'acidité Ka :

[HCO2 -] 10-3,5 / [HCO2H] = 10-3,7

[HCO2 -] / [HCO2H] = 0,63

conservation de l'élément carbone :

[HCO2 -] +[HCO2H] = masse / masse molaire HCO2Na = m / 68

[HCO2 -] = 0,386 m / 68 = 0,0057 m

solution électriquement neutre:

[HCO2 -] +[Cl-]=[Na+]+10 -3,5

0,00057 m + 0,1 = m / 68 +10 -3,5

m voisin 11,1 g.

à suivre ...

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