Exercice III. L'eau distillée et son pH (4 points)
Bac Antilles Guyane 2009.
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Antilles Guyane 2009 EXERCICE III. LEAU DISTILLÉE ET SON pH ( 4 points)
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1. pH de leau pure à 25°C
1.1. autoprotolyse de leau : 2H2O( EMBED Equation.DSMT4 ) = H3O+ + HO(aq)
1.2. Ke = [H3O+]éq . [HO(aq)]éq.
Cette constante déquilibre est appelée produit ionique de leau.
1.3.1. Ke = 1,0(107 ( 1,0(107 = 1,0(1014
1.3.2. pH = log[H3O+]éq
pH = log (1,0(107) = 7,0
2. Eau distillée laissée à lair libre
2.1. Les couples acido-basiques mis en jeu sont : Couple 1 : CO2,H2O / HCO3(aq)
et Couple 2 : H3O+ / H2O( EMBED Equation.DSMT4 )
2.2. KA = EMBED Equation.DSMT4
2.3. pKA = logKA = log EMBED Equation.DSMT4 log(a.b) = log a + log b
pKA = log [H3O+]éq log EMBED Equation.DSMT4
pKA = pH log EMBED Equation.DSMT4
pH = pKA + log EMBED Equation.DSMT4 relation (1)
2.4. Daprès la relation 1, log EMBED Equation.DSMT4 = pH pKA
EMBED Equation.DSMT4 = 10pHpKA
EMBED Equation.DSMT4 = 10(5,7 6,4) = 10 0,7 = 0,20
EMBED Equation.DSMT4 < 1, donc [HCO3(aq)]éq < [CO2,H2O], ainsi lespèce CO2,H2O prédomine sur HCO3.
2.5. Diagramme de prédominance :
2.6. Tableau davancement
2.6.1.
Équation de la réaction CO2,H2O + H2O( EMBED Equation.DSMT4 ) = HCO3(aq) + H3O+État du système chimiqueAvancement (mol)État initial
(mol)0c.Vsolvant00État intermédiaire
(mol)xc.V xsolvantxxÉtat final (à léquilibre)
(mol)xéqc.V xéqsolvantxéqxéq2.6.2. Daprès léquation chimique [HCO3(aq)]éq = [H3O+]éq
Or [H3O+] = 10pH
ainsi [HCO3(aq)]éq = 105,7 = 2,0(106 mol.L1
2.6.3. Daprès 2.2. KA = EMBED Equation.DSMT4
avec [HCO3(aq)]éq = [H3O+]éq = 10pH, il vient KA = EMBED Equation.DSMT4 donc [CO2,H2O]éq = EMBED Equation.DSMT4 .
Enfin KA = 10pKA, soit [CO2,H2O]éq = EMBED Equation.DSMT4
[CO2,H2O]éq = 10(6,4 2(5,7) = 105,0 = 1,0(105 mol.L1
2.6.4. [CO2,H2O]éq = EMBED Equation.DSMT4 = c [H3O+]éq = c 10pH
c = [CO2,H2O]éq + 10pH
c = 1,0(105 + 105,7 = 1,2(105 mol.L1
3. Influence de la composition atmosphérique
3.1. EMBED Equation.DSMT4 = EMBED Equation.DSMT4 (1,013(105 = 38,494 = 38 Pa avec deux chiffres significatifs.
3.2. [CO2,H2O]éq = k. EMBED Equation.DSMT4
[CO2,H2O]éq = 3,4(107 ( 38,494 = 1,3(105 mol.L1
3.3. En 2.6.3., on a trouvé au laboratoire [CO2,H2O]éq = 1,0(105 mol.L1 donc une concentration plus faible en dioxyde de carbone que celle obtenue avec de lair à 0,038 % de CO2.
[CO2,H2O]éq est proportionnelle au pourcentage en dioxyde de carbone.
Ainsi lair du laboratoire possède un pourcentage en dioxyde de carbone plus petit que 0,038 %
pH
pKA
6,4
CO2,H2O
HCO3
