Concours kiné Berck : 9 années de QCM acide base.

Solutions d'acide éthanoïque et d'acide méthanoïque (formique). Quelles sont les bonnes affirmations ? Une solution d'acide méthanoïque a un pH plus faible qu'une solution d'acide chlorhydrique de même concentration. Faux. L'acide chlorhydrique est un acide fort (pKa=0). L'acide éthanoïque un acide faible A concentration égale le pH de l'acide chlorhydrique est plus petit que celui de la solution d'acide éthanoïque. Une solution d'acide méthanoïque a un pH plus faible qu'une solution d'acide éthanoïque de même concentration. Vrai. De deux acide faibles de même concentration, l'acide le plus fort (pH le plus petit) est celui qui a le plus petit pKa. Une solution de méthanoate de sodium et une solution de chlorure de sodium de même concentration ont le même pH. Faux. L'ion méthanoate est une base faible: le pH de la solution de méthanoate de sodium est supérieur à 7 ; l'eau salée est un milieu neutre. Une solution d'acide méthanoïque qui est telle que [HCOO-]=10[HCOOH] a un pH de 4,8. Vrai. pH = pKa + log [ ion méthanoate] / [acide méthanoïque] = 3,8 + log 10 = 4,8. La réaction entre l'acide méthanoïque et l'hydroxyde de sodium est totale. Vrai. Réaction acide faible base forte avec une grande différence des pKa : ( 14- 3,8). On dispose d'une solution S1 d'acide benzoïque de concentration 0,02 mol/L et d'une solution S2 d'hydroxyde de sodium de concentration 0,01 mol/L. On mélange 10 mL de la solution S1 et 10 mL de la solution S2. acide benzoïque/ ion benzoate Ka =6,3 10-5 ; pKa = 4,2 Quel est le pH de la solution ? couples acide /base : C6H5-COOH / C6H5-COO- et H2O/HO-. La différence des pKa étant grande, la réaction est totale. avancement (mmol) C6H5-COOH +HO- =C6H5-COO- +H2O initial 0 10*0,02 =0,2 10*0,01 = 0,1 0 solvant en large excès en cours x 0,2-x 0,1-x x fin xmax 0,2-xmax 0,1-xmax xmax 0,1 0,1 0 0,1 Même quantité d'acide benzoïque et de la base conjuguée, l'ion benzoate après réaction donc pH=pKa =4,2. solution tampon   On dissout une masse d'hydroxyde de sodium anhydre dans 400 mL d'eau. On suppose que la variation de volume au cours de la dissolution est négligeable. La solution obtenue a un pH égal à 12,8. Na : 23 g/mol ; O: 16 g/mol ; H : 1 g/mol Déterminer la valeur de la masse m( en g). produit ionique de l'eau :[HO-] [H3O+] = 10-14 à 25°C et [H3O+] = 10-pH. [HO-] = 10-14 / 10-12,8 = 0,063 mol/L Qté de matière (mol) = concentration (mol/L) fois volume (L) de la solution n(NaOH) =0,063*0,4 =2,52 10-2 mol. masse molaire NaOH : 40 g/mol masse (g) = Qté de matière (mol) fois masse molaire (g/mol) m =2,52 10-2 *40 =1,0 g. On réalise une solution en mélangeant 0,3 L de solution décimolaire de chlorure de calcium, 0,2 L de solution décimolaire de chlorure de sodium et 0,3 L de solution centimolaire d'acide chlorhydrique. Déterminer le pH de la solution obtenue. Les ions chlorure, calcium et sodium ne sont ni des bases ni des acides. L'acide chlorhydrique fixe le pH. [H3O+] = 0,01 *0,3/ (0,3+0,3+0,2) = 3,75 10-3 mol/L pH = - log [H3O+] =-log(3,75 10-3 ) =2,4. Une solution d'acide éthanoïque de concentration C= 10-3 mol /L a un pH égal à 3,9. Le pKa du couple acide éthanoïque / ion éthanoate est égal à 4,8. Déterminer le pourcentage de molécules d'acide éthanoïque dissociées soit le rapport [CH3-COO-] / [CH3-COOH]. pH=pKa + log [CH3-COO-] / [CH3-COOH]. log[CH3-COO-] / [CH3-COOH]= pH-pKa =3,9-4,8 =-0,9 [CH3-COO-] / [CH3-COOH]= 10-0,9 = 0,126 (12,6 %)     Web www.chimix.com On donne les constantes d'acidité de quelques couples du type R-COOH / R-COO- avec R radical alkyle. H-COOH / H-COO- : pKa = 3,74 H3C-COOH / H3C-COO- : pKa = 4,77 H3C-CH2-COOH / H3C-CH2-COO- : pKa = 4,92 On rappelle également pour le couple ion ammonium / NH3 : pKa = 9,2 Parmi les affirmations suivantes, quelles sont celles qui sont exactes ? L'augmentation de la taille du radical alkyle R augmente la basicité de la base du couple. Vrai. L'acide propanoïque est un acide plus fort que l'ion ammonium. Vrai. L'ion méthanoate est une base plus forte que l'ammoniac. Faux. La réaction entre l'ion ammonium et l'ion méthanoate est quasi-totale. Faux. La réaction entre l'ammoniac et l'acide propanoïque est totale, pas la réaction inverse. La diminution de la taille du radical alkyle R augmente l'acidité de l'acide du couple. Vrai. L'hélianthine est un indicateur coloré qui met en jeu un couple acide/base du type HIn/In- de pKa = 3,8 à 25°C. La zone de virage de l'hélianthine est [3,1 - 4,5]. La forme acide est rouge, la forme base conjuguée est jaune. Parmi les affirmations suivantes combien y en a t-il d'exactes ? Une solution aqueuse d'hélianthine de pH=5,8 est jaune. Vrai. à pH supérieur à pKa+1 la forme In- prédomine, donc couleur jaune L'hélianthine peut être utilisé lors du titrage d'une solution d'acide éthanoïque par une solution d'hydroxyde de sodium. Faux. CH3-COOH+HO- -->CH3-COO-+H2O à l'équivalence du dosage la base conjuguée CH3-COO- est majoritaire, donc le pHéqui est supérieur à 7. Or la zone de virage de l'indicateur coloré doit contenir le pHéqui. L'hélianthine apparaît jaune en présence d'une solution d'acide chlorhydrique obtenue par la mise en solution de 10 mL de chlorure d'hydrogène dans 250 mL d'eau pure ( volume molaire = 24 L/mol) Faux. rappel : HCl + H2O--> H3O+ + Cl-. 0,01 / 24 = 4,16 10-4 mol HCl ; [H3O+]=4,16 10-4 /0,25 = 1,66 10-3 mol/L pH = -log1,66 10-3 = 2,78. donc l'hélianthine est rouge. Une solution aqueuse d'hélianthine telle que 3[HIn]=[In-] a un pH de 3,8. Faux. pH= pKa + log([In-]/[InH]) ; pH= 3,8 + log 3 =4,3. On dispose d'une solution d'acide chlorhydrique commerciale . Sur l'étiquette on lit : densité = 1,19 ; pourcentage massique en chlorure d'hydrogène 36% ; masse molaire HCl : 36,5 g/mol. Quel volume ( en mL) de la solution commerciale doit-on prélever pour préparer 3 L de solution d'acide chlorhydrique à 0,02 mol/L ? 1190 *0,36 / 36,5 = 11,74 mol/L pour la solution du commerce. Qté de matière de HCl: 3*0,02 = 0,06 mol 0,06 = 11,74 Vcommercial soit Vcommercial = 5,1 10-3 L = 5,1 mL. On veut déterminer le pourcentage massique en hydroxyde de sodium d'un déboucheur de canalisation ménager. On réalise le dosage de 10 mL d'une solution obtenue en diluant 50 fois la solution commerciale de déboucheur par une solution d'acide chlorhydrique de concentration cA= 0,1 mol/L. Il faut verser un volume VAéq = 15 mL de solution d'acide chlorhydrique pour obtenir l'équivalence. Donnée : densité par rapport à l'eau de la solution du déboucheur d=1,2. Calculer le pourcentage massique d'hydroxyde de sodium de la solution commerciale. ( 5 ; 11 ; 20 ; 25 ; 33 ; aucune réponse exacte) CaVAéq=CbVb soit Cb = CaVAéq/Vb =0,1*15/10=0,15 mol/L en tenant compte de la dilution : 50*0,15 = 7,5 mol/L masse de soude 7,5*40 = 300g masse de 1 L de solution : 1200 g soit 300/1200*100 = 25% en masse de soude. La masse d'une pastille d'hydroxyde de sodium solide est environ 0,1 g. On souhaite préparer 500 mL de solution d'hydroxyde de sodium dont le pH vaut 11,4 à 15°C. Produit ionique de l'eau à 15°C Ke= 2 10-15. Calculer le nombre de pastilles de soude nécessaires.(12 ; 23 ; 29 ; 31 ; 45 ; aucune bonne réponse) [H3O+][HO-]=2 10-15 ; [H3O+] = 10-11,4 = 4 10-12 mol/L ; [HO-] = 2 10-15 / 4 10-12 = 5 10-4 mol/L masse de soude dans 0,5 L : 0,5*40*5 10-4 = 0,01 g ( moins d'une pastille) On considère une solution d'acide méthanoïque HCOOH de concentration C= 0,020 mol/L. La valeur de la constante d'équilibre de la réaction de cet acide sur l'eau est : K= 1,7 10-4. Calculer la valeur du taux d'avancement final ( en %) de cette réaction. (3,7 ; 5,4 ; 6,2 ; 8,8 ; 9,7 ; aucune réponse) K= t²c/(1-t) soit 1,7 10-4(1-t) = 0,02 t² ; -8,5 10-3 + 8,5 10-3t + t² =0 ; d'où t =8,8 %.

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