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 4 sur 4 : Condition pour la solution d'EDTA

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c = [\ce{H4A}] + [\ce{H3A-}] + [\ce{H2A^{2-}}] = [\ce{H+}],\ [\ce{H+}] = [\ce{H3A-}] + 2[\ce{H2A^{2-}}] \Rightarrow [\ce{H4A}] = [\ce{H2A^{2-}}];\quad \mathrm{pH} = \frac{pK_1+pK_2}{2} = 2.15,\ c = 0.0071\ \text{M}

Analyse

En milieu acide, les 3e et 4e étapes sont négligeables. Égaler $c = [\ce{H4A}] + [\ce{H3A-}] + [\ce{H2A^{2-}}] = [\ce{H+}]$ et $[\ce{H+}] = [\ce{H3A-}] + 2[\ce{H2A^{2-}}]$ impose $[\ce{H4A}] = [\ce{H2A^{2-}}]$ . Alors $[\ce{H+}]^2 = K_{a1}K_{a2}$ , donnant pH = $(1.70+2.60)/2 = 2.15$ ( $[\ce{H+}] = 7.08\times10^{-3}$ M), d'où $[\ce{H+}] = c = 0.0071$ mol dm $^{-3}$ . Réponse : Oui.