Chimie - exercices sur l’eau distillée et son ph, Exercices de Chimie Organique
Renee88
Renee8824 April 2014

Chimie - exercices sur l’eau distillée et son ph, Exercices de Chimie Organique

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Chimie - exercices sur l’eau distillée et son ph. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: pH de l’eau pure à 25°C, Eau distillée laissée à l’air libre, Influence de la composition atmosphérique.
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EXERCICE III L'eau distillée et son pH

EXERCICE III. L’EAU DISTILLEE ET SON pH (4 points) Antilles - Guyane 2009

Le but de cet exercice est de comprendre pourquoi le pH d’une eau distillée laissée à l’air libre diminue.

1. pH de l’eau pure à 25 °C 1.1. Dans toute solution aqueuse se produit la réaction d’autoprotolyse de l’eau.

Écrire l’équation de cette réaction.

1.2. Exprimer la constante d’équilibre Ke associée à l’équation précédente. Quel nom donne-t-on à cette constante Ke ?

1.3. À 25°C, des mesures de conductivité électrique montrent que pour de l’eau pure :

[H3O+]éq, = [HO]éq = 1,0 107 mol.L1 .

1.3.1 Calculer la valeur de Ke à 25 °C . 1.3.2 Calculer la valeur du pH de l’eau pure à 25 °C.

2. Eau distillée laissée à l’air libre De l’eau fraîchement distillée et laissée quelque temps à l’air libre dans un bécher, à 25 °C, voit son pH diminuer progressivement puis se stabiliser à la valeur de 5,7. La dissolution lente et progressive dans l’eau distillée du dioxyde de carbone présent dans l’air permet d’expliquer cette diminution du pH. Un équilibre s’établit entre le dioxyde de carbone présent dans l’air et celui qui est dissous dans l’eau distillée noté CO2, H2O. Dans la suite de l’exercice on ne tiendra pas compte de la réaction entre les ions

hydrogénocarbonate HCO3(aq) et l’eau.

Le couple dioxyde de carbone dissous / ion hydrogénocarbonate est CO2, H2O / HCO3(aq). 2.1. L’équation de la réaction entre le dioxyde de carbone dissous et l’eau s’écrit :

CO2, H2O + H2O( ) = HCO3(aq) + H3O+. Écrire les couples acido-basiques mis en jeu dans cette équation.

2.2. Exprimer la constante d’acidité KA associée à l’équation précédente. 2.3. Montrer qu’à partir de l’expression de KA on peut écrire :

pH = pKA + log ( [HCO3]éq / [CO2, H2O]éq ) relation (1 ) 2.4. Sachant que pKA = 6,4 et en utilisant la relation (1), calculer la valeur du

quotient [HCO3]éq / [CO2, H2O]éq pour de l’eau distillée de pH = 5,7. Parmi les espèces

CO2, H2O et HCO3(aq) quelle est celle qui prédomine dans de l’eau distillée de pH = 5,7 ? Justifier.

2.5. Tracer le diagramme de prédominance des espèces CO2, H2O et HCO3(aq). 2.6. Tableau d’avancement

2.6.1 Compléter littéralement le tableau d’avancement molaire donné en annexe à rendre avec la copie en fonction de V (volume considéré d’eau distillée) et de c (concentration molaire apportée en dioxyde de carbone de l’eau distillée).

2.6.2 Quelle est la relation entre [HCO3]éq et [H3O+]éq? En déduire la valeur de [HCO3]éq.

2.6.3 Déterminer la valeur de [CO2, H2O]éq en utilisant l’expression de la constante d’acidité établie à la question 2.2. 2.6.4 En déduire la valeur de c.

3. Influence de la composition atmosphérique 3.1. Dans un mélange gazeux, comme l’air, chacun des gaz qui le constitue contribue à la pression

du mélange proportionnellement à sa quantité de matière. C’est la pression partielle du gaz considéré. Exemple : si l’air contient en quantité 20% de dioxygène alors la pression partielle du

dioxygène, notée Op 2 , vaut 20 % de la pression de l’air.

L’atmosphère terrestre possède actuellement un pourcentage moyen en quantité de CO2 de 0,038 %.

Pour une pression atmosphérique de 1,013  105 Pa, à quelle pression partielle COp 2 de CO2

ce pourcentage moyen correspond-il ?

3.2. La concentration d’un gaz dissous dans l’eau est proportionnelle à sa pression partielle quand l’équilibre du système chimique est atteint. Dans le cas du dioxyde de carbone on a :

[CO2, H2O]éq = k COp 2 avec k = 3,4 10 7 mol.L-1.Pa1.

Pour un pourcentage moyen en quantité de CO2 de 0,038% et pour une pression

atmosphérique de 1,013  105 Pa, calculer la valeur de la concentration [CO2, H2O]éqdans une solution aqueuse quand l’équilibre entre le dioxyde de carbone atmosphérique et le dioxyde de carbone dissous est atteint.

3.3. En comparant la valeur précédente à celle obtenue à la question 2.6.3., indiquer sans calcul si

l’air du laboratoire où a eu lieu la préparation de l’eau distillée possède un pourcentage en dioxyde de carbone plus petit ou plus grand que 0,038 %.

ANNEXE DE L’EXERCICE III

Question 2.6.1

Équation de la réaction CO2, H2O + H2O ( ) = HCO3(aq) + H3O+

État du système chimique

Avancement (mol)

État initial (mol)

0 solvant 0 0

État intermédiaire (mol)

x solvant

État final (à l’équilibre) (mol)

xéq solvant

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