L’Équilibre entre Acide et Base
Comprendre L’Équilibre entre Acide et Base
L’acide chlorhydrique (HCl) est un acide fort, tandis que l’hydroxyde de sodium (NaOH) est une base forte. Lorsqu’ils sont mélangés dans des proportions stœchiométriques appropriées, ils réagissent ensemble pour former de l’eau et du chlorure de sodium (NaCl), dans une réaction de neutralisation.
Données:
- Volume d’acide chlorhydrique (V₁) = 25 mL
- Concentration d’acide chlorhydrique (C₁) = 0,5 M
- Concentration d’hydroxyde de sodium (C₂) = 0,5 M
Questions:
1. Écrire l’équation chimique de la réaction de neutralisation entre l’acide chlorhydrique et l’hydroxyde de sodium.
2. Calculer le volume d’hydroxyde de sodium à 0,5 M nécessaire pour neutraliser complètement 25 mL d’acide chlorhydrique à 0,5 M.
3. Déterminer le pH de la solution après neutralisation. (Considérez que la réaction est complète et que les produits n’affectent pas significativement le pH).
Correction : L’Équilibre entre Acide et Base
1. Écriture de l’équation chimique de la réaction de neutralisation
L’acide chlorhydrique est un acide fort et l’hydroxyde de sodium une base forte. Lorsqu’ils se rencontrent, ils réagissent dans un rapport molaire 1:1 pour former du chlorure de sodium (NaCl) et de l’eau (H₂O). La réaction est dite de neutralisation car l’acide et la base s’annulent mutuellement.
\[ \text{HCl (aq)} + \text{NaOH (aq)} \rightarrow \text{NaCl (aq)} + \text{H}_2\text{O (l)} \]
2. Calcul du volume d’hydroxyde de sodium nécessaire pour neutraliser 25 mL d’acide chlorhydrique
Pour une réaction de neutralisation à rapport molaire 1:1, le nombre de moles d’acide doit être égal au nombre de moles de base. On calcule d’abord le nombre de moles d’HCl dans le volume donné, puis on détermine le volume de NaOH qui contient le même nombre de moles.
Formule :
- Nombre de moles d’un soluté :
\[ n = C \times V \]
où \( C \) est la concentration (en mol/L) et \( V \) le volume en litres.
- Pour déterminer le volume de NaOH :
\[ V_{NaOH} = \frac{n_{NaOH}}{C_{NaOH}} \]
Données :
- Volume d’HCl, \( V_{HCl} = 25\, \text{mL} = 0{,}025\, \text{L} \)
- Concentration d’HCl, \( C_{HCl} = 0{,}5\, \text{M} \)
- Concentration de NaOH, \( C_{NaOH} = 0{,}5\, \text{M} \)
Calcul :
1. Calcul du nombre de moles d’HCl :
\[ n_{HCl} = C_{HCl} \times V_{HCl} \] \[ n_{HCl} = 0{,}5\, \text{M} \times 0{,}025\, \text{L} \] \[ n_{HCl} = 0{,}0125\, \text{mol} \]
2. Puisque le rapport molaire est 1:1 :
\[ n_{NaOH} = n_{HCl} = 0{,}0125\, \text{mol} \]
3. Calcul du volume de NaOH nécessaire :
\[ V_{NaOH} = \frac{n_{NaOH}}{C_{NaOH}} \] \[ V_{NaOH} = \frac{0{,}0125\, \text{mol}}{0{,}5\, \text{M}} \] \[ V_{NaOH} = 0{,}025\, \text{L} = 25\, \text{mL} \]
Résultat :
Le volume de NaOH nécessaire est 25 mL.
3. Détermination du pH de la solution après neutralisation
Après neutralisation complète dans une réaction entre un acide fort et une base forte à quantités équimolaires, il ne reste ni excès d’ions hydrogène (H⁺) ni excès d’ions hydroxyde (OH⁻). La solution résultante est essentiellement de l’eau contenant du sel dissous (NaCl), qui n’affecte pas significativement le pH. Pour l’eau pure à 25 °C, le pH est neutre, c’est-à-dire égal à 7.
Formule :
Le pH est défini par :
\[ \text{pH} = -\log[H^+] \]
Pour une solution neutre, \([H^+] = 1 \times 10^{-7}\, \text{mol/L}\) et donc :
\[ \text{pH} = -\log(1 \times 10^{-7}) = 7 \]
- Réaction complète sans excès d’acide ou de base.
- Température considérée : 25 °C (température standard pour l’eau pure).
Aucune opération numérique complexe n’est requise, car le pH d’une solution neutre est par définition 7.
Résultat :
Le pH de la solution après neutralisation est 7.
L’Équilibre entre Acide et Base
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