Réactions entre Acides et Bases (Neutralisation)

Exercice : Réactions entre Acides et Bases

Réactions entre Acides et Bases (Neutralisation)

Comprendre la Neutralisation Acido-Basique

Lorsqu'on mélange une solution acide (contenant des ions hydrogène \(\text{H}^+\)) avec une solution basique (contenant des ions hydroxyde \(\text{OH}^-\)), une réaction chimique se produit. Les ions \(\text{H}^+\) et \(\text{OH}^-\) se "neutralisent" mutuellement pour former de l'eau (\(\text{H}_2\text{O}\)). Si les quantités d'acide et de base sont bien choisies, le mélange final devient neutre, avec un pH égal à 7. Cette transformation s'appelle une réaction de neutralisation.

Situation Problème

Une élève dispose d'une solution d'acide chlorhydrique (\(\text{H}^+ + \text{Cl}^-\)) de pH = 2 et d'une solution d'hydroxyde de sodium (soude, \(\text{Na}^+ + \text{OH}^-\)) de pH = 13. Elle mélange des volumes égaux de ces deux solutions et mesure le pH du mélange obtenu.

Schéma de l'expérience de neutralisation
Acide (pH=2) + Base (pH=13) Mélange (pH=?)

Informations :

La réaction principale se fait entre les ions \(\text{H}^+\) de l'acide et les ions \(\text{OH}^-\) de la base. Les ions chlorure \(\text{Cl}^-\) et sodium \(\text{Na}^+\) sont des ions spectateurs.


Questions à traiter

  1. Indiquer le caractère (acide, basique ou neutre) de la solution d'acide chlorhydrique et de la solution d'hydroxyde de sodium en justifiant avec leur pH.
  2. Quels sont les deux réactifs qui disparaissent lors de la réaction de neutralisation ?
  3. Le produit principal de cette réaction est l'eau (\(\text{H}_2\text{O}\)). Quel sera le pH approximatif du mélange final ? Quel est son caractère ?
  4. Écrire l'équation de réaction de neutralisation ajustée.

Correction : Réaction de Neutralisation

Question 1 : Caractère des solutions initiales

Rappel sur le pH :
  • Si pH < 7, la solution est acide.
  • Si pH > 7, la solution est basique.
  • Si pH = 7, la solution est neutre.
Application :
  • L'acide chlorhydrique a un pH de 2. Comme 2 < 7, la solution est acide.
  • L'hydroxyde de sodium a un pH de 13. Comme 13 > 7, la solution est basique.
Résultat Question 1 : La solution d'acide chlorhydrique est acide (pH<7) et la solution d'hydroxyde de sodium est basique (pH>7).

Question 2 : Identification des réactifs

Analyse de la réaction :

La réaction de neutralisation est la réaction entre l'espèce responsable de l'acidité et l'espèce responsable de la basicité. L'acide apporte les ions hydrogène \(\text{H}^+\) et la base apporte les ions hydroxyde \(\text{OH}^-\). Ce sont ces deux ions qui réagissent ensemble et disparaissent.

Résultat Question 2 : Les deux réactifs qui disparaissent sont l'ion hydrogène (\(\text{H}^+\)) et l'ion hydroxyde (\(\text{OH}^-\)).

Question 3 : pH et caractère du mélange final

Principe de la neutralisation :

Lorsque les ions \(\text{H}^+\) et \(\text{OH}^-\) réagissent, ils forment de l'eau (\(\text{H}_2\text{O}\)), qui est une molécule neutre. Si l'acide et la base sont mélangés dans les bonnes proportions, les ions \(\text{H}^+\) et \(\text{OH}^-\) sont entièrement consommés. Le milieu ne contient alors plus d'excès d'acide ou de base, et devient donc neutre.

Résultat Question 3 : Le pH approximatif du mélange final sera de 7. Le caractère de la solution finale est donc neutre.

Quiz Intermédiaire : Que se passerait-il si on ajoutait un peu plus d'acide que de base ?

Question 4 : Équation de réaction

Écriture et ajustement :

On écrit l'équation avec les formules des réactifs (\(\text{H}^+\) et \(\text{OH}^-\)) et du produit (\(\text{H}_2\text{O}\)).

\(\text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}\)
  • Conservation des éléments : À gauche, nous avons 1 H de \(\text{H}^+\) et 1 H de \(\text{OH}^-\), soit 2 H au total. Nous avons 1 O. À droite, nous avons 2 H et 1 O dans \(\text{H}_2\text{O}\). Les éléments sont conservés.
  • Conservation de la charge : À gauche, la charge totale est \((+1) + (-1) = 0\). À droite, la charge de l'eau est 0. Les charges sont équilibrées.

Les ions sodium \(\text{Na}^+\) et chlorure \(\text{Cl}^-\) n'apparaissent pas dans cette équation car ce sont des ions spectateurs.

Résultat Question 4 : L'équation de la réaction de neutralisation est :
\(\text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}\)

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. Le pH d'une solution basique est toujours...

2. Quels sont les produits d'une réaction de neutralisation entre l'acide chlorhydrique (\(\text{H}^+ + \text{Cl}^-\)) et la soude (\(\text{Na}^+ + \text{OH}^-\)) ?

3. Un ion spectateur est un ion qui...


Glossaire

pH (potentiel Hydrogène)
Mesure de l'acidité ou de la basicité d'une solution. L'échelle va de 0 à 14.
Acide (solution acide)
Solution qui contient des ions hydrogène \(\text{H}^{+}\) et dont le pH est inférieur à 7.
Base (solution basique)
Solution qui contient des ions hydroxyde \(\text{OH}^{-}\) et dont le pH est supérieur à 7.
Neutre (solution neutre)
Solution dont le pH est égal à 7 (exemple : l'eau pure).
Réaction de Neutralisation
Réaction chimique entre un acide et une base. Les ions \(\text{H}^{+}\) et \(\text{OH}^{-}\) réagissent pour former de l'eau, rendant le milieu moins acide et moins basique.
Ion Hydroxyde (\(\text{OH}^-\))
L'ion responsable du caractère basique d'une solution.
Ion Hydrogène (\(\text{H}^+\))
L'ion responsable du caractère acide d'une solution.
Sel
Composé ionique formé par les ions spectateurs restants après une réaction de neutralisation (ex : le chlorure de sodium \(\text{NaCl}\)).
Neutralisation Acido-Basique - Exercice d'Application (Niveau 4ème)

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