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Exercice 4C

Enoncé :

La dissolution dans l'eau du chlorure d'hydrogène HCl_(g) est une transformation chimique totale. On obtient une solution d'acide chlorhydrique.

a. Ecrire l'équation de la réaction associée à cette transformation chimique. Préciser les couples acide/base intervenant.

b. La concentration en soluté apporté d'une solution S₁ de chlorure d'hydrogène est c = 5,0 . 10^-2 mol.L^–1. Calculer le pH de cette solution.

c. On souhaite préparer 1,00 L d'une solution S₂ de chlorure d'hydrogène de pH = 3,0 à partir de la solution S₁. Décrire le protocole opératoire à suivre et le matériel à utiliser.

Solution :

a. L'ionisation du chlorure d'hydrogène HCl_(g) dans l'eau s'écrit :

HCl_(g) + H₂O_(l) —> H₃O⁺ + Cl^-_(aq)

Les 2 couples acide/base intervenant dans cette transformation sont : . . .HCl/Cl^- . . .et . . .H₃O⁺/H₂O.

b. Par définition le pH de la solution S₁ est tel que :

pH₁ = - log [H₃O⁺]₁

Or, l'ionisation du chlorure d'hydrogène étant totale, la concentration effective en ions oxonium est égale à la concentration apportée en soluté HCl.

. . .D'où :. . .[H₃O⁺]₁ = c

. . .D'où :. . .[H₃O⁺]₁ = 5,0 . 10^-2 mol.L^–1.

. . .A.N. :. . . pH₁ = - log (5,0 . 10^-2) = 1,3.

c. Par définition du pH, on a :

[H₃O⁺] = 10^-pH

. . .A.N. pour S₂ :. . .[H₃O⁺]₂ = 10^-3,0 = 1,0 . 10^-3 mol.L^–1.

Le rapport de dilution est tel que :

Dilution = `([H_3O^+]_1)/([H_3O^+]_2)`

. . .A.N. :. . .Dilution = `(5,0 * 10^-2)/(1,0 * 10^-3)` = 50.

Pour obtenir V₂ = 1,00 L d'une solution S₂ de chlorure d'hydrogène, il faut prélever un volume V₁ de la solution S₁, tel que :

V₁ = `(V_2)/(Dilution)`

. . .A.N. :. . .V₁ = `(1,00)/(50)` = 20 . 10^-3 L = 20 mL.

Protocole opératoire :

. . . - Prélever 20 mL de la solution S₁ avec une pipette jaugée ;

. . . - Introduire ces 20 mL dans une fiole jaugée de 1,00 L ;

. . . - Ajouter de l'eau distillée (environ aux 2/3 de la fiole) ;

. . . - Homogénéïser ;

. . . - Compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge ;

. . . - Mettre un bouchon sur la fiole et homogénéïser une dernière fois.

Matériel utilisé :

. . . - une pipette jaugée de 20 mL ;

. . . - une fiole jaugée de 1,00 L.

Exercice 4C

Enoncé :

La dissolution dans l'eau du chlorure d'hydrogène HCl(g) est une transformation chimique totale. On obtient une solution d'acide chlorhydrique.

a. Ecrire l'équation de la réaction associée à cette transformation chimique. Préciser les couples acide/base intervenant.

b. La concentration en soluté apporté d'une solution S1 de chlorure d'hydrogène est c = 5,0 . 10-2 mol.L–1. Calculer le pH de cette solution.

c. On souhaite préparer 1,00 L d'une solution S2 de chlorure d'hydrogène de pH = 3,0 à partir de la solution S1. Décrire le protocole opératoire à suivre et le matériel à utiliser.

Solution :

a. L'ionisation du chlorure d'hydrogène HCl(g) dans l'eau s'écrit :

HCl(g) + H2O(l) —> H3O+ + Cl-(aq)

Les 2 couples acide/base intervenant dans cette transformation sont : . . .HCl/Cl- . . .et . . .H3O+/H2O.

b. Par définition le pH de la solution S1 est tel que :

pH1 = - log [H3O+]1

Or, l'ionisation du chlorure d'hydrogène étant totale, la concentration effective en ions oxonium est égale à la concentration apportée en soluté HCl.

. . .D'où :. . .[H3O+]1 = c

. . .D'où :. . .[H3O+]1 = 5,0 . 10-2 mol.L–1.

. . .A.N. :. . . pH1 = - log (5,0 . 10-2) = 1,3.

c. Par définition du pH, on a :

[H3O+] = 10-pH

. . .A.N. pour S2 :. . .[H3O+]2 = 10-3,0 = 1,0 . 10-3 mol.L–1.

Le rapport de dilution est tel que :

Dilution = `([H_3O^+]_1)/([H_3O^+]_2)`

. . .A.N. :. . .Dilution = `(5,0 * 10^-2)/(1,0 * 10^-3)` = 50.

Pour obtenir V2 = 1,00 L d'une solution S2 de chlorure d'hydrogène, il faut prélever un volume V1 de la solution S1, tel que :

V1 = `(V_2)/(Dilution)`

. . .A.N. :. . .V1 = `(1,00)/(50)` = 20 . 10-3 L = 20 mL.

Protocole opératoire :

. . . - Prélever 20 mL de la solution S1 avec une pipette jaugée ;

. . . - Introduire ces 20 mL dans une fiole jaugée de 1,00 L ;

. . . - Ajouter de l'eau distillée (environ aux 2/3 de la fiole) ;

. . . - Homogénéïser ;

. . . - Compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge ;

. . . - Mettre un bouchon sur la fiole et homogénéïser une dernière fois.

Matériel utilisé :

. . . - une pipette jaugée de 20 mL ;

. . . - une fiole jaugée de 1,00 L.

La dissolution dans l'eau du chlorure d'hydrogène HCl_(g) est une transformation chimique totale. On obtient une solution d'acide chlorhydrique.

b. La concentration en soluté apporté d'une solution S₁ de chlorure d'hydrogène est c = 5,0 . 10^-2 mol.L^–1. Calculer le pH de cette solution.

c. On souhaite préparer 1,00 L d'une solution S₂ de chlorure d'hydrogène de pH = 3,0 à partir de la solution S₁. Décrire le protocole opératoire à suivre et le matériel à utiliser.

a. L'ionisation du chlorure d'hydrogène HCl_(g) dans l'eau s'écrit :

HCl_(g) + H₂O_(l) —> H₃O⁺ + Cl^-_(aq)

Les 2 couples acide/base intervenant dans cette transformation sont : . . .HCl/Cl^- . . .et . . .H₃O⁺/H₂O.

b. Par définition le pH de la solution S₁ est tel que :

pH₁ = - log [H₃O⁺]₁

. . .D'où :. . .[H₃O⁺]₁ = c

. . .D'où :. . .[H₃O⁺]₁ = 5,0 . 10^-2 mol.L^–1.

. . .A.N. :. . . pH₁ = - log (5,0 . 10^-2) = 1,3.

[H₃O⁺] = 10^-pH

. . .A.N. pour S₂ :. . .[H₃O⁺]₂ = 10^-3,0 = 1,0 . 10^-3 mol.L^–1.

Pour obtenir V₂ = 1,00 L d'une solution S₂ de chlorure d'hydrogène, il faut prélever un volume V₁ de la solution S₁, tel que :

V₁ = `(V_2)/(Dilution)`

. . .A.N. :. . .V₁ = `(1,00)/(50)` = 20 . 10^-3 L = 20 mL.

. . . - Prélever 20 mL de la solution S₁ avec une pipette jaugée ;