Chemistry Labs

Problème 2

L'ammoniac anhydre est un carburant propre à forte densité d'énergie. Dans un récipient à volume fixe, NHX3\ce{NH3} gazeux brûle selon 4 NHX3(g)+3 OX2(g)→2 NX2(g)+6 HX2O(l)\ce{4NH3(g) + 3O2(g) -> 2N2(g) + 6H2O(l)} ; les états initial et final sont à 298 K et après combustion de 14.40 g de OX2\ce{O2} il reste du NHX3\ce{NH3} (ΔfH∘(NHX3(g))=−46.11\Delta_fH^{\circ}(\ce{NH3(g)}) = -46.11 kJ mol−1^{-1}, ΔfH∘(HX2O(l))=−285.83\Delta_fH^{\circ}(\ce{H2O(l)}) = -285.83 kJ mol−1^{-1}). (a) Calculer la chaleur dégagée. (b) Pour doser le NHX3\ce{NH3} dissous, on ajoute 10.00 cm3^3 de la solution aqueuse à 15.0 cm3^3 de HX2SOX4\ce{H2SO4} (c=0.0100c = 0.0100 mol dm−3^{-3}) puis on titre en retour avec NaOH (c=0.0200c = 0.0200 mol dm−3^{-3}), équivalence à 10.64 cm3^3 (Kb(NHX3)=1.8×10−5K_b(\ce{NH3}) = 1.8 \times 10^{-5} ; Ka(HSOX4X−)=1.1×10−2K_a(\ce{HSO4-}) = 1.1 \times 10^{-2}). Calculer le pH de la solution dans le récipient. (c) À l'équivalence, NHX4X+\ce{NH4+} et SOX4X2−\ce{SO4^{2-}} sont présents ; écrire les équilibres pertinents et prédire si le pH d'équivalence est supérieur, inférieur ou égal à 7.
Étape 4 sur 4 : Acidité au point d'équivalence
← PrécédentSuivant →
Ka(NHX4X+)=KwKb=5.6×10−10>Kb(SOX4X2−)=KwKa(HSOX4X−)=9.1×10−13⇒pH<7K_a(\ce{NH4+}) = \dfrac{K_w}{K_b} = 5.6 \times 10^{-10} > K_b(\ce{SO4^{2-}}) = \dfrac{K_w}{K_a(\ce{HSO4-})} = 9.1 \times 10^{-13} \Rightarrow \mathrm{pH} < 7
Analyse

À l'équivalence, la solution contient NHX4X+\ce{NH4+} (acide faible, Ka=Kw/Kb=5.6×10−10K_a = K_w/K_b = 5.6 \times 10^{-10}) et SOX4X2−\ce{SO4^{2-}} (base très faible, Kb=Kw/Ka(HSOX4X−)=9.1×10−13K_b = K_w/K_a(\ce{HSO4-}) = 9.1 \times 10^{-13}). L'acide l'emporte, donc pH < 7.