OEF Acide-base --- Introduction ---

Ce module regroupe pour l'instant 14 exercices sur les réactions acido-basiques. Ce module, créé par Claire Colonna (Paris Université), a été repris dans le cadre d'un contrat pour initiative pédagogique de Paris-Saclay.
Des exercices complémentaires spécifiques à l'utilisation de graphes sont disponibles dans le module "Graphes de dosage phmétrique".

QCM acide-base

Données : , = ; , = ; , =

Parmi les espèces données ci-dessus, quel est l'acide le plus fort ?


Parmi les espèces données ci-dessus, quel est l'acide le plus faible ?
Parmi les espèces données ci-dessus, quelle est la base la plus forte ?
Parmi les espèces données ci-dessus, quelle est la base la plus faible ?
Le coefficient de dissociation alpha d'un acide de concentration diminue quand :


Quelle est la valeur du pH d'une solution d'HCl à 10-3 mol.L-1 ?


Laquelle de ces valeurs est la plus proche du pH d'une solution d'HCl à 10-8 mol.L-1 ?


Calcul de pH d'une solution acido-basique

On dispose d'une solution aqueuse (de formule ), à la concentration mol.L-1.
Données : est un électrolyte fort. pKa / =
1. Quelle est la réaction prépondérante ayant lieu dans le milieu :
Calculer sa constante : K° =
La constante peut être écrite en écriture scientique : sera écrit 5.3e-3 et sera écrit 6.7e+5. Une tolérance strictement inférieure à 2 est acceptée sur le second chiffre significatif, dans le cas des électrolytes faibles.
Que diriez-vous de la réaction ?
2. Calculer le pH de la solution :
La valeur du pH devra être donnée en chiffres décimaux. Une tolérance strictement inférieure à 1 est acceptée sur la première décimale.
Quelle condition doit vérifier le pH pour que l’on puisse négliger l’autoprotolyse de l’eau ?
pH

Calcul du pH d'un électrolyte faible

On étudie une solution aqueuse de à la concentration .
Données : / = .
1. Donnez les valeurs exactes des limites des domaines :
= ; = ; =
2. Complétez les diagrammes de prédominance de tous les couples acide-base impliqués en utilisant les étiquettes disponibles en bas de la fenêtre.
3. Construisez la réaction prépondérante ayant lieu dans la solution en utilisant les étiquettes disponibles en bas de la fenêtre.
4. Calculer sa constante d'équilibre :
K° =
5. Calculer le pH de la solution :
pH =

Classement des espèces acido-basiques V2

Cocher les bonnes réponses et donner les éléments chimiques formant les couples acido-basiques avec les espèces considérées.
On donnera les éléments chimiques en respectant la casse mais sans préciser l'exposant ou l'indice. Par exemple, sera écrit H3O+ et s'écrit ClO-.
est .
Cette espèce forme un couple acido-basique avec (formule chimique)
est
Cette espèce forme un couple acido-basique avec (formule chimique)
est
Cette espèce forme un couple acido-basique avec (formule chimique)
est
Cette espèce forme un couple acido-basique avec (formule chimique)
est
Cette espèce forme un couple acido-basique avec (formule chimique)

Classement des espèces acido-basiques

Cocher les bonnes réponses et donner les éléments chimiques formant les couples acido-basiques avec les espèces considérées.
On donnera les éléments chimiques en respectant la casse mais sans préciser l'exposant ou l'indice. Par exemple, sera écrit H3O+ et s'écrit ClO-.
est .
Cette espèce forme un couple acido-basique avec (formule chimique) qui est
est
Cette espèce forme un couple acido-basique avec (formule chimique) qui est
est
Cette espèce forme un couple acido-basique avec (formule chimique) qui est
est
Cette espèce forme un couple acido-basique avec (formule chimique) qui est
est
Cette espèce forme un couple acido-basique avec (formule chimique) qui est

Comparaison des courbes de dosages

On effectue le , avec une prise d'essai en solution titrée de 10 mL. La solution titrante à une concentration de 0.1 mol.L-1
1. Quelle courbe de dosage obtient-on ?

2. Quel est le diagramme de distribution des espèces acido-basiques présentes dans le bécher correspondant ?
3. Attribuer les courbes aux espèces acido-basiques correspondantes.
Toutes les "étiquettes" doivent être appariées : s'il existe une étiquette "pas de courbe", associez-la avec une courbe qui n'apparait pas.
4. Calculer la concentration en .
Concentration en acide fort : mol.L-1
Concentration en acide faible : mol.L-1 mol.L-1
La concentration doit être comprise dans un intervalle de autour de la valeur de la concentration attendue. Si la concentration attendue est 0.200 mol.L-1, toute valeur comprise entre 0.195 mol.L-1 et 0.205 mol.L-1 sera acceptée. Toute valeur en dehors de cet intervalle ne sera pas acceptée.

Détermination d'une concentration à partir d'une courbe de dosage

Les flacons de solutions acido-basiques ont perdu leur étiquette. On cherche donc à identifier les solutions. On réalise le dosage pHmétrique d'une des solutions par une solution de d' à mol.L-1. On utilise une prise d'essai de la solution à titrer de mL. On obtient le graphe suivant :
Les données des couples acido-basiques des espèces susceptibles d'être contenues dans les flacons sont référencées dans le tableau ci-dessous.
Couple /- HCOOH/HCOO- /- HClO/ClO- +/ KOH
pKa <0 3.2 3.8 4.8 7.5 9.2 >14
Vous disposez de la possibilité d'insérer des droites pour déterminer les valeurs qui vous intéresse. Cliquez sur le bouton "Insérer une droite" puis sur un point de la droite. En maintenant le bouton de la souris enfoncé, vous pouvez faire tourner la droite autour de ce point. Une fois, le bouton relaché, la droite est définitivement placée. Vous pouvez effacer les droites une à une en cliquant sur le bouton "Effacer'.
Vous pouvez augmenter la taille du graphe en zoomant sur la fenêtre du navigateur (CTRL+ sur firefox).
  1. D'après la courbe, identifiez la nature de la solution titrée.
  2. Quelle est la concentration de cette solution ?
    mol.L-1
La concentration est arrondie à 2 chiffres significatifs (CS). Toute valeur exclue de l'intervalle [C attendue - 1CS ; C attendue + 1CS] où CS est la variation d'une unité sur le dernier chiffre significatif sera considérée comme non acceptable (pas de note partielle).

Constantes et pH d'une solution acido-basique

Dans cet exercice, on considère soit un acide AH de couple AH/A-, soit une base B de couple BH+/B.

Etape 1 sur 2

Une réaction acido-basique associe l'acide d'un couple avec la base d'un autre couple qui s'échangent un . est un de .
Cochez la formule permettant de calculer le pH.
pH = .
est une constante valant
La constante du couple est définie comme la constante d'équilibre de la réaction de en . Complétez l'expression de la constante à l'aide des étiquettes proposées en base de page.
Cochez la formule permettant de déduire le à partir de la constante .
=
Lorsque est dans l'eau, l'eau joue le rôle de couple dont le vaut .
D'après vous, l'expression de la constante est :
où est une constante valant

Etape 2 sur 2

On s'intéresse à présent à la valeur du et l'expression du pH d'une solution acido-basique.
On considère dans l'eau. Donnez les bornes du domaine de variation du .
.
On écrira le symbole en toute lettres (+infini) (respectivement écrit -infini).
Quelle condition sur le pH doit être vérifiée pour négliger l'autoprotolyse de l'eau ?
Quelle condition sur le pH doit être vérifiée pour négliger la réaction de avec l'eau ?
On suppose que les conditions sur le pH sont respectées. On suppose que la condition sur le pH est respectée.
Quel est l'expression du pH d'une solution d' de concentration C ? Cochez l'expression correcte dans la liste.
Pour une solution contenant , le pH est imposé par l'espèce .
Voici vos réponses :
Une réaction acido-basique associe l'acide d'un couple avec la base d'un autre couple qui s'échangent un . est un de .
La formule permettant de calculer le pH est : pH = . où est une constante valant .
La constante du couple est définie comme la constante d'équilibre de la réaction de en . Elle s'écrit :
où est une constante valant
La formule permettant de déduire le à partir de la constante est : = .
Lorsque est dans l'eau, l'eau joue le rôle de couple dont le vaut .
On considère dans l'eau. Les bornes du domaine de variation du sont : . Le pH doit vérifier la condition pour négliger l'autoprotolyse de l'eau. Puisque est , le pH doit vérifier la condition pour négliger la réaction de avec l'eau. On suppose dans la suite que les conditions sur le pH sont respectées. On suppose dans la suite que la condition sur le pH est respectée.
L'expression du pH d'une solution d' de concentration C est pH =
Pour une solution contenant , le pH est imposé par l'espèce .

Diagramme de prédominance

On considère une solution aqueuse constituée de et .
Données : / = et / = .
1. Donnez les valeurs exactes des limites des domaines :
= ; = ; = ; =
2. Complétez les diagrammes de prédominance de tous les couples acide-base impliqués en utilisant les étiquettes disponibles en bas de la fenêtre.
3. Construisez la réaction prépondérante ayant lieu dans la solution en utilisant les étiquettes disponibles en bas de la fenêtre.
4. Calculer sa constante d'équilibre :
K° =

Détermination graphique de pKa

Niveau 1
Le graphe ci-dessous a été obtenu lors d'un .
Déterminer, par lecture sur le graphique, la valeurs du du couple que l'on précisera. les valeurs des des couples que l'on précisera.
du couple / =
du couple / =
du couple / =
du couple / =
du couple / =
du couple / =
  1. Les lignes bleues horizontale et verticales sont déplaçables (cliquez sur la ligne puis maintenez le bouton de la souris enfoncé pour déplacer la ligne) afin de vous permettre de lire les données du graphique.
  2. Si nécessaire, les valeurs seront classées par croissant.
  3. La valeur du pKa donnée sera acceptée si elle appartient à l'intervalle [pKa - 0.2 ; pKa+0.2] où pKa est la valeur du pKa du couple considéré.

Classement des espèces suivant une échelle de Ka/pKa

Classement des espèces suivant une échelle de Ka/pKa + diagramme

Complétez le diagramme de du couple AH/A-.
Précisez la valeur frontière : =

Etablir la réaction prépondérante

Etape 1 sur 2

Etape 2 sur 2

Vous avez proposé le classement ci-dessous :
On considère à présent une solution contenant un mélange de et . Répondez aux questions suivantes.
  • Peut-on appliquer la "règle du gamma" ?
  • Que peut-on dire de la valeur de la constante d'équilibre de la réaction K° ?
  • L'équilibre va être déplacé en faveur des
  • Existe-t-il une réaction préponpérante favorisée dans le sens direct entre les espèces majoritaires initialement présentes en solution ?
  • Si , la réaction sera

Expression littérale du pH d'une solution acido-basique

Donnez l'expression du pH d' de concentration .
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  • Description: collection d'exercices sur les réactions acido-basiques. interactive exercises, online calculators and plotters, mathematical recreation and games, Pôle Formation CFAI-CENTRE
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