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15 • Transformations chimiques en solution aqueuse – Réactions acidobasiques…
En d’autres termes, il s’agit de savoir si la neutralisation d’une mole d’acide sulfurique nécessite
une ou deux moles de soude. La réponse a déjà été donnée dans l’exercice 15.7. La neutralisation produit un déplacement progressif de la réaction (b) et, en définitive, la totalité des ions
HSO 4
– réagit. Il faut donc deux moles de soude, conformément à l’équation stœchiométrique
H 2 SO 4 ϩ 2 NaOH ϭ Na 2 SO 4 ϩ 2 H 2 O.
Exercice 15.17 Solution d’un diacide
L’acide malonique HOOC–CH 2 –COOH est un diacide dont les deux acidités
n’ont pas la même force :
1) HOOC–CH 2 –COOH ϩ H 2 O
HOOC–CH 2 –COO – ϩ H 3 O ϩ
K 1 ϭ 1,7.10 –3
2) HOOC–CH 2 –COO – ϩ H 2 O
– OOC–CH 2 –COO – ϩ H 3 O ϩ
K 2 ϭ 2,2.10 –6
Quelle masse d’acide malonique faut-il dissoudre dans 1 litre d’eau pour
obtenir une solution dont le pH soit 2,5 ?
Solution
■ D’abord, trouvez-vous normal que les deux fonctions acide apparemment identiques
d’une molécule symétrique n’aient pas la même force ? Quelle explication pourrait-on
en donner ?
Il est certain que, pour une première dissociation les deux fonctions acide sont équivalentes, et
qu’il y correspond le même K a . Mais, après que l’une des deux fonctions (n’importe laquelle) a
été dissociée, l’autre se dissocie plus difficilement car il faut alors séparer un ion H ϩ d’une
espèce déjà chargée négativement, et produire un ion portant une charge – 2.
Dans la suite, on désignera l’acide malonique par BH 2 , le premier anion par BH – et le second par
B 2– .
Il s’agit d’établir une relation entre [H 3 O ϩ ], connu, et la concentration molaire initiale c 0 , dans
laquelle les deux constantes K 1 et K 2 interviendront bien évidemment aussi. La connaissance de
c 0 permettra de calculer ensuite la concentration molaire correspondante. Les relations utilisables sont comme d’habitude :
• les deux expressions traduisant la loi d’action des masses pour les deux équilibres de
dissociation :
et
• la conservation de la matière :
[BH 2 ] ϩ [BH – ] ϩ [B 2– ] ϭ [c 0 ]
(2)
• la neutralité électrique (en négligeant [HO – ]) :
[H 3 O ϩ ] ϭ [BH – ] ϩ 2 [B 2– ]
(3)
L’élimination des termes [BH 2 ], [BH – ] et [B 2– ] entre ces quatre relations peut s’effectuer de
diverses façons.
K 1
BH
–
[
] H 3 O
+
[
]
BH 2
[
]
---------------------------------=
(1a)
K 2
B
2–
[
] H 3 O
+
[
]
BH
–
[
]
------------------------------- -
=
(1b)
15 • Transformations chimiques en solution aqueuse – Réactions acidobasiques…
En d’autres termes, il s’agit de savoir si la neutralisation d’une mole d’acide sulfurique nécessite
une ou deux moles de soude. La réponse a déjà été donnée dans l’exercice 15.7. La neutralisation produit un déplacement progressif de la réaction (b) et, en définitive, la totalité des ions
HSO 4
– réagit. Il faut donc deux moles de soude, conformément à l’équation stœchiométrique
H 2 SO 4 ϩ 2 NaOH ϭ Na 2 SO 4 ϩ 2 H 2 O.
Exercice 15.17 Solution d’un diacide
L’acide malonique HOOC–CH 2 –COOH est un diacide dont les deux acidités
n’ont pas la même force :
1) HOOC–CH 2 –COOH ϩ H 2 O
HOOC–CH 2 –COO – ϩ H 3 O ϩ
K 1 ϭ 1,7.10 –3
2) HOOC–CH 2 –COO – ϩ H 2 O
– OOC–CH 2 –COO – ϩ H 3 O ϩ
K 2 ϭ 2,2.10 –6
Quelle masse d’acide malonique faut-il dissoudre dans 1 litre d’eau pour
obtenir une solution dont le pH soit 2,5 ?
Solution
■ D’abord, trouvez-vous normal que les deux fonctions acide apparemment identiques
d’une molécule symétrique n’aient pas la même force ? Quelle explication pourrait-on
en donner ?
Il est certain que, pour une première dissociation les deux fonctions acide sont équivalentes, et
qu’il y correspond le même K a . Mais, après que l’une des deux fonctions (n’importe laquelle) a
été dissociée, l’autre se dissocie plus difficilement car il faut alors séparer un ion H ϩ d’une
espèce déjà chargée négativement, et produire un ion portant une charge – 2.
Dans la suite, on désignera l’acide malonique par BH 2 , le premier anion par BH – et le second par
B 2– .
Il s’agit d’établir une relation entre [H 3 O ϩ ], connu, et la concentration molaire initiale c 0 , dans
laquelle les deux constantes K 1 et K 2 interviendront bien évidemment aussi. La connaissance de
c 0 permettra de calculer ensuite la concentration molaire correspondante. Les relations utilisables sont comme d’habitude :
• les deux expressions traduisant la loi d’action des masses pour les deux équilibres de
dissociation :
et
• la conservation de la matière :
[BH 2 ] ϩ [BH – ] ϩ [B 2– ] ϭ [c 0 ]
(2)
• la neutralité électrique (en négligeant [HO – ]) :
[H 3 O ϩ ] ϭ [BH – ] ϩ 2 [B 2– ]
(3)
L’élimination des termes [BH 2 ], [BH – ] et [B 2– ] entre ces quatre relations peut s’effectuer de
diverses façons.
K 1
BH
–
[
] H 3 O
+
[
]
BH 2
[
]
---------------------------------=
(1a)
K 2
B
2–
[
] H 3 O
+
[
]
BH
–
[
]
------------------------------- -
=
(1b)