15.11 Solution d’une base faible
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Solution
Commençons par chercher ce qu’on peut faire dire à la première observation : le pH, égal à 1
dans la solution de HCl, augmente, donc [H 3 O ϩ ] diminue. Mais ce résultat peut être provoqué
par un acide fort (plus dilué que HCl), par un acide faible, par une base ou même par le simple
fait de la dilution.
La connaissance du facteur par lequel est divisé [H 3 O ϩ ] permettra de réduire le champ des possibilités.
Dans la solution de HCl, c(H 3 O ϩ ) ϭ 1.10 –1 mol.L –1 . D’autre part, pH ϭ 1,3 correspond à
log [H 3 O ϩ ] ϭ – 1,3 et c(H 3 O ϩ ) ϭ 5.10 –2 mol.L –1 . Le mélange en volumes égaux des solutions
de HCl et de A réduit donc [H 3 O ϩ ] d’un facteur 2.
Le doublement du volume justifie cette variation et il apparaît donc que la présence de A n’a pas
modifié, ni en plus ni en moins, la quantité des ions H 3 O ϩ déjà présente dans la solution de HCl.
Une base aurait consommé des ions H 3 O ϩ et un acide fort en aurait apporté. Mais A pourrait être
soit un composé neutre, soit un acide faible qui, en présence de l’acide fort HCl, donc d’une
concentration élevée en ions H 3 O ϩ , ne se serait pratiquement pas dissocié.
La seconde observation permet-elle de trancher ?
Initialement, dans la solution de soude, c(HO – ) ϭ 1.10 –1 mol.L –1 et dans le mélange c(HO – ) ϭ
1.10 –5 mol.L –1 . Cette réduction de c(HO – ) d’un facteur 10 4 ne peut résulter de la dilution par
doublement du volume ; il se produit donc une réaction avec A, consommant des ions HO – , et A
ne peut pas être un composé neutre.
Il ne reste qu’une possibilité : A est un acide faible, qui ne s’ionise pas en milieu chlorhydrique,
mais qui est neutralisé par la soude (la réaction entre une base forte et un acide faible conduit
effectivement à un pH > 7, même au point d’équivalence stœchiométrique).
Exercice 15.11 Solution d’une base faible
Le pH d’une solution 0,15 M d’éthylamine C 2 H 5 NH 2 est trouvé égal à 12,0.
➤ Quelle est la valeur de la constante d’acidité du couple C 2 H 5 NH 3
ϩ /
C 2 H 5 NH 2 ?
➤ Quelle est, dans cette solution, la valeur du rapport [C 2 H 5 NH 3
ϩ ]/
[C 2 H 5 NH 2 ] ?
Solution
■ Quelle est la réaction qui a lieu entre l’éthylamine et l’eau, et quelles sont les espèces
présentes dans la solution ?
La valeur du pH indique que l’éthylamine a, en solution dans l’eau, un comportement basique,
mais qu’il ne s’agit pas d’une base forte, sinon le pH serait supérieur à la valeur observée. La
solution est donc le siège d’un équilibre :
C 2 H 5 NH 2 ϩ H 2 O
C 2 H 5 NH 3
ϩ ϩ HO – .
Quelle relation entre la constante K a , la concentration initiale c 0 et le pH peut-on envisager
d’utiliser, compte tenu de la situation ainsi constatée ?
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Solution
Commençons par chercher ce qu’on peut faire dire à la première observation : le pH, égal à 1
dans la solution de HCl, augmente, donc [H 3 O ϩ ] diminue. Mais ce résultat peut être provoqué
par un acide fort (plus dilué que HCl), par un acide faible, par une base ou même par le simple
fait de la dilution.
La connaissance du facteur par lequel est divisé [H 3 O ϩ ] permettra de réduire le champ des possibilités.
Dans la solution de HCl, c(H 3 O ϩ ) ϭ 1.10 –1 mol.L –1 . D’autre part, pH ϭ 1,3 correspond à
log [H 3 O ϩ ] ϭ – 1,3 et c(H 3 O ϩ ) ϭ 5.10 –2 mol.L –1 . Le mélange en volumes égaux des solutions
de HCl et de A réduit donc [H 3 O ϩ ] d’un facteur 2.
Le doublement du volume justifie cette variation et il apparaît donc que la présence de A n’a pas
modifié, ni en plus ni en moins, la quantité des ions H 3 O ϩ déjà présente dans la solution de HCl.
Une base aurait consommé des ions H 3 O ϩ et un acide fort en aurait apporté. Mais A pourrait être
soit un composé neutre, soit un acide faible qui, en présence de l’acide fort HCl, donc d’une
concentration élevée en ions H 3 O ϩ , ne se serait pratiquement pas dissocié.
La seconde observation permet-elle de trancher ?
Initialement, dans la solution de soude, c(HO – ) ϭ 1.10 –1 mol.L –1 et dans le mélange c(HO – ) ϭ
1.10 –5 mol.L –1 . Cette réduction de c(HO – ) d’un facteur 10 4 ne peut résulter de la dilution par
doublement du volume ; il se produit donc une réaction avec A, consommant des ions HO – , et A
ne peut pas être un composé neutre.
Il ne reste qu’une possibilité : A est un acide faible, qui ne s’ionise pas en milieu chlorhydrique,
mais qui est neutralisé par la soude (la réaction entre une base forte et un acide faible conduit
effectivement à un pH > 7, même au point d’équivalence stœchiométrique).
Exercice 15.11 Solution d’une base faible
Le pH d’une solution 0,15 M d’éthylamine C 2 H 5 NH 2 est trouvé égal à 12,0.
➤ Quelle est la valeur de la constante d’acidité du couple C 2 H 5 NH 3
ϩ /
C 2 H 5 NH 2 ?
➤ Quelle est, dans cette solution, la valeur du rapport [C 2 H 5 NH 3
ϩ ]/
[C 2 H 5 NH 2 ] ?
Solution
■ Quelle est la réaction qui a lieu entre l’éthylamine et l’eau, et quelles sont les espèces
présentes dans la solution ?
La valeur du pH indique que l’éthylamine a, en solution dans l’eau, un comportement basique,
mais qu’il ne s’agit pas d’une base forte, sinon le pH serait supérieur à la valeur observée. La
solution est donc le siège d’un équilibre :
C 2 H 5 NH 2 ϩ H 2 O
C 2 H 5 NH 3
ϩ ϩ HO – .
Quelle relation entre la constante K a , la concentration initiale c 0 et le pH peut-on envisager
d’utiliser, compte tenu de la situation ainsi constatée ?