Corrigés des exercices
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
b) Les autres équilibres en solution sont indiqués ci-dessous, avec leur constante d’équilibre :
(2) HF + H 2 O
F – + H 3 O +
K (2) = 10 0–3,2 = 10 –3,2
(3) CN – + H 2 O
H C N + OH –
K (3) = 10 9,2–14 = 10 –4,8
(4) H 2 O + H 2 O
H 3 O
+ + OH
–
K (4) = K e = 10
–14
La comparaison entre K (1) et les valeurs des autres constantes montre que la réaction (1) est très
prépondérante. Elle fixe donc les concentrations des espèces en équilibre dans la solution.
L’ajout de 2,2 mL de HF à 1 mol.L –1 (soit 2,2.10 –3 mol), à 1 L de KCN à 4.10 –3 mol.L –1 (soit
4.10
–3 mol) n’induit qu’une variation de volume négligeable (0,22 %). Le volume total reste ≈ 1 L.
Quantités de matière des espèces :
Concentrations des espèces en solution :
c) Après le mélange, la solution contient un acide faible : HCN, et sa base conjuguée : CN
– .
C’est une solution tampon. Son pH vaut :
Ce qu’il faut retenir de l’exercice 7.8
z Une réaction acide-faible-base faible n’est quantitative que si ∆pK A ≥ 4.
z La réaction prépondérante détermine les concentrations des espèces en solution.
7.9* Neutralisation du phénol par la soude
a) pH de la solution S.
Avec un pK A = 9,9, le phénol est un acide très faible ; c = 0,1 mol.L –1 .
pK A + log c = 9,9 + log 10
–1 = 8,9 (> 2) ⇒ acide faiblement dissocié.
soit :
b) Ajout de 2,8.10
–2 mol de soude à 500 mL de la solution S.
La réaction de la soude sur le phénol est de type base forte-acide faible : elle est totale car le pK A
du phénol est < 10.
HF + K + + CN – → K + + F – + HCN
Avant réaction : 2,2.10
–3
4.10 –3
Après réaction :
1,8.10
–3
2,2.10 –3
2,2.10 –3
[CN – ] = 1,8.10 –3 mol.L –1 ; [K + ] = 4,0.10 –3 mol.L –1 ; [F – ] = [HCN] = 2,2.10 –3 mol.L –1
pH = pK A2 + log
[CN
− ]
[HCN]
= 9,2 + log
1,8.10
−3
2,2.10
−3
pH = 9,1
pH =
1
2
pK A −
1
2
logc =
9,9
2
−
1
2
log0,1
pH ≈ 5,5
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b) Les autres équilibres en solution sont indiqués ci-dessous, avec leur constante d’équilibre :
(2) HF + H 2 O
F – + H 3 O +
K (2) = 10 0–3,2 = 10 –3,2
(3) CN – + H 2 O
H C N + OH –
K (3) = 10 9,2–14 = 10 –4,8
(4) H 2 O + H 2 O
H 3 O
+ + OH
–
K (4) = K e = 10
–14
La comparaison entre K (1) et les valeurs des autres constantes montre que la réaction (1) est très
prépondérante. Elle fixe donc les concentrations des espèces en équilibre dans la solution.
L’ajout de 2,2 mL de HF à 1 mol.L –1 (soit 2,2.10 –3 mol), à 1 L de KCN à 4.10 –3 mol.L –1 (soit
4.10
–3 mol) n’induit qu’une variation de volume négligeable (0,22 %). Le volume total reste ≈ 1 L.
Quantités de matière des espèces :
Concentrations des espèces en solution :
c) Après le mélange, la solution contient un acide faible : HCN, et sa base conjuguée : CN
– .
C’est une solution tampon. Son pH vaut :
Ce qu’il faut retenir de l’exercice 7.8
z Une réaction acide-faible-base faible n’est quantitative que si ∆pK A ≥ 4.
z La réaction prépondérante détermine les concentrations des espèces en solution.
7.9* Neutralisation du phénol par la soude
a) pH de la solution S.
Avec un pK A = 9,9, le phénol est un acide très faible ; c = 0,1 mol.L –1 .
pK A + log c = 9,9 + log 10
–1 = 8,9 (> 2) ⇒ acide faiblement dissocié.
soit :
b) Ajout de 2,8.10
–2 mol de soude à 500 mL de la solution S.
La réaction de la soude sur le phénol est de type base forte-acide faible : elle est totale car le pK A
du phénol est < 10.
HF + K + + CN – → K + + F – + HCN
Avant réaction : 2,2.10
–3
4.10 –3
Après réaction :
1,8.10
–3
2,2.10 –3
2,2.10 –3
[CN – ] = 1,8.10 –3 mol.L –1 ; [K + ] = 4,0.10 –3 mol.L –1 ; [F – ] = [HCN] = 2,2.10 –3 mol.L –1
pH = pK A2 + log
[CN
− ]
[HCN]
= 9,2 + log
1,8.10
−3
2,2.10
−3
pH = 9,1
pH =
1
2
pK A −
1
2
logc =
9,9
2
−
1
2
log0,1
pH ≈ 5,5