Problème 1

L'étiquette détériorée d'un flacon d'acide. Sur un flacon d'acide en solution aqueuse diluée, seule la concentration restait lisible. Un pH-mètre a montré que la concentration en ions hydrogène était égale à la valeur indiquée sur l'étiquette (

[\ce{H+}] = c

). (1.1) Donner la formule de quatre acides possibles si le pH varie d'une unité après dilution par dix. (1.2) La solution pourrait-elle contenir de l'acide sulfurique (

pK_{a2} = 1.99

) ? Répondre par Oui ou Non ; si oui, calculer ou estimer le pH. (1.3) Pourrait-elle contenir de l'acide acétique (

pK_a = 4.76

) ? Répondre par Oui ou Non ; si oui, calculer ou estimer le pH. (1.4) Pourrait-elle contenir de l'EDTA (acide éthylènediaminetétraacétique ;

pK_{a1} = 1.70

pK_{a2} = 2.60

pK_{a3} = 6.30

pK_{a4} = 10.60

) ? Répondre par Oui ou Non ; si oui, calculer la concentration.

Étape 3 sur 4 : Acide acétique à très haute dilution

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c = [\ce{HA}] + [\ce{A-}] = [\ce{H+}],\ [\ce{H+}] = [\ce{A-}] + [\ce{OH-}] \Rightarrow [\ce{HA}] = [\ce{OH-}];\quad [\ce{H+}]^3 = K_a K_w + K_a[\ce{H+}]^2 \Rightarrow [\ce{H+}] = 5.64\times10^{-7}\ \text{M}\ (\mathrm{pH} = 6.25)

Analyse

En combinant le bilan de masse $c = [\ce{HA}] + [\ce{A-}] = [\ce{H+}]$ et la neutralité électrique $[\ce{H+}] = [\ce{A-}] + [\ce{OH-}]$ , on obtient $[\ce{HA}] = [\ce{OH-}]$ . Dans $K_a$ , ceci donne $[\ce{H+}]^3 = K_a K_w + K_a[\ce{H+}]^2$ , dont deux itérations donnent $[\ce{H+}] = c = 5.64\times10^{-7}$ M (pH = 6.25). Réponse : Oui.