Série d'exercices sur le pH d'une solution aqueuse - Autoprotolyse de l'eau - Ts
Classe:
Terminale
Exercice 1 concentration d'une solution
L'étiquette d'une solution commerciale d'acide sulfurique indique :
− d=1.83
− pourcentage d'acide sulfurique pur en masse : 95%
1) Écrire l'équation - bilan pour la réaction évoqué ci-dessous
2) Calculer la concentration molaire C0 de la solution commerciale
3) Quel volume d'acide commerciale faut-il prélevé pour préparer V1=250cm3 de solution d'acide sulfurique de concentration C1=0.50mol⋅L−1 ?
Exercice 2
A 50∘C le produit ionique de l'eau pure est égal à 5.5⋅10−14.
1) Calculer la valeur du pKe à cette température.
2) Déterminer les concentrations molaires volumiques en ions H3O+ et en HO− de cette solution.
3) En déduire le pH de l'eau pure à 50∘C.
4) Considérons une solution aqueuse à 50∘C.
Pour quelle valeur de pH cette solution est-elle :
− a) Neutre ?
− b) Acide ?
− c) Basique ?
Exercice 3
Dans une fiole jaugée de 250mL, on met :
− V1=40ml de solution d'acide chlorhydrique HCl de concentration C1=0.3mol/L.
− V2=25ml de solution d'acide nitrique HNO3 de concentration C2=0.4mol/L.
− m3=1g de chlorure de calcium CaCl2.
− m4=2g de nitrate de calcium Ca(NO3)2 solide.
On complète 250ml avec de l'eau distillée.
1) Déterminer la quantité de matière (en mol) et la concentration de chaque ion.
2) Vérifier que la solution est électriquement neutre.
On admettra qu'il ne se produit aucune réaction entre les différents ions présents.
On donne :
Masses molaire atomiques en g/mol : Cl=35.5 ; Ca=40 ; O=16 ; N=14.
Exercice 4
On dispose d'une solution d'acide chlorhydrique commerciale 30% (cela signifie que l'on dissout 30g de chlorure d'hydrogène dans 100g de solution).
Sa densité par rapport à l'eau est d=1.15.
1) Déterminer la concentration de cette solution commerciale.
2) On veut préparer 1L d'une solution d'acide chlorydrique de concentration 1.0mol⋅L−1.
Quel est le volume de la solution doit-on utiliser.
Exercice 5
1) On mélange 100mL d'une solution S1 d'acide chlorhydrique de pH=2.4 avec 200mL d'une solution S2 d'acide chlorhydrique de pH inconnu.
On obtient une solution de pH est égal à 2.7
Déterminer le pH de la solution S2
2) On mélange 200mL d'une solution d'acide chlorhydrique de pH=2.4 avec 200mL d'une solution d'acide chlorhydrique de pH=3.6
En déduire le pH de la solution obtenue.
Exercice 6
Le thiosulfate de sodium est un solide blanc cristallisé de formule Na2S2O3, 5H2O.
On dissout une masse de 4.96g de ce composé dans une fiole jaugée de 200mL et complète jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée.
1) Calculer la concentration de la solution ainsi préparée.
2) Écrire l'équation de dissolution.
3) En déduire les concentrations des ions Na+ et S2O2−3 présents dans la solution.
4) Avec la solution ainsi obtenue, on souhaite préparer 100mL de solution de thiosulfate à 10−2mol⋅L−1.
Décrire la méthode utilisée.
Exercice 7
On dispose des indicateurs colorés figurant dans le tableau ci-dessous
Indicateur coloréCouleur de la formeCouleur de la formeZone de virageacidebasiqueHélianthinerougejaune3.1−4.4Bleu de bromocrésoljaunebleu3.8−5.4Rouge dejaunerouge4.8−6.4bromophénolPhénolphatalineincolorerouge violacée8.2−10.0Jaune d'alizarine Rjaunerouge10.0−12.1Carmin d'indigobleujaune11.6−14.0Rouge neutrerougejaune6.8−8.0
Pour déterminer approximativement le pH de trois solutions A, B et C, on effectue les test suivants :
− La solution A fait virer au jaune l'hélianthine et le rouge de chlorophénol au jaune.
− Le rouge de bromophénol et rouge neutre demeurent rouge en présence de la solution B.
− La solution C fait virer la phénolphtaléine au rouge violacée et le carmin d'indigo au bleu.
1) Déterminer le pH de chacune de ses solutions, en précisant les valeurs extrêmes qui peuvent ainsi être attribuées.
2) Peut-on effectuer un test supplémentaire avec la solution C ?
Dans quel cas obtiendra-on une meilleur précision.
Exercice 8
Pour déboucher les canalisations, on utilise des produits domestiques qui sont des solutions concentrées d'hydroxyde de sodium, NaOH5, (soude).
Sur l'étiquette de l'un de ces produits on lit :
− densité d=1.2 (masse volumique ρ=1.2g⋅cm−3)
− contient 20% en masse de soude.
a) Montrer que la concentration molaire C de la solution commerciale est voisine de 6mol⋅L−1.
b) Quel volume de solution commerciale faut-il prélever pour obtenir 1L de solution diluée de concentration molaire 3⋅10−2mol⋅L−1 ?
Exercice 9
1) Une solution (S) d'acide chlorhydrique est obtenue en dissolvant un volume VHCl de chlorure d'hydrogène gazeux dans 200mL d'eau.
La valeur de son pH est 1.5.
Déterminer :
a) La concentration C de la solution.
b) Le volume VHCl utilisé dans les conditions normales de température et de pression.
2) On prélève un volume de 20mL de cette solution auquel on ajoute de l'eau.
La solution (S′) obtenue a un pH=2.
Calculer alors le volume d'eau ajouté.
3) On mélange 30mL de (S) avec 20mL de (S′).
Calculer :
a) La molarité des différents ions présents dans le mélange.
b) Le pH du mélange.
Exercice 10
Dans l'émulsion acrylique utilisée, on note la présence de 1% de solution de soude (ou hydroxyde de sodium NaOH) à 5%.
La densité d'une solution de soude à 5% est : d=1.13.
a) Calculer la masse molaire de l'hydroxyde de sodium.
b) Calculer la masse volumique ρsol de la solution de soude considérée.
C=0.05×ρsolMNaOH
c) Montrer que la concentration molaire de la solution s'écrit : .
d) Calculer la concentration molaire de cette solution de soude
Exercice 11
On mélange deux liquides respectivement de masses volumiques ρ1 et ρ2 et de volumes V1 et V2.
Soit ρ la masse volumique du mélange obtenu.
ρ=ρ1⋅V1+ρ2⋅V2V1+V2
a) Établir la relation :
Soit d1 et d2 les densités de ces deux liquides par rapport à l'eau.
Soit d la densité du mélange.
d=d1⋅V1+d2⋅V2V1+V2
b) Établir la relation :
Exercice 12
On mélange 23L d'eau et 1.3L d'alcool.
a) Calculer la masse volumique du mélange obtenu.
b) Quelle est la densité du mélange liquide par rapport à l'eau ?
Exercice 13
1) Une solution d'hydroxyde de baryum Ba(OH)2g a un pH=7.6.
Calculer la concentration molaire des ions hydronium, hydroxyde et baryum Ba2+
2) Une solution d'acide sulfurique H2SO4l a un pH=6.7.
Calculer la concentration molaire des ions oxonium, hydroxyde et sulfate SO2−4
3) On dissout du chlorure de sodium NaCl et du chlorure de calcium CaCl2s dans l'eau.
Écrire l'équation de neutralité de cette solution.
Exercice 14 Eau badois Elle a un pH=6.
Elle contient des cations : calcium, sodium, magnésium et potassium, ainsi que des anions : hydrogénocarbonate, chlorure, sulfate et fluorure.
Calculer la concentration molaire des ions sulfate SO2−4 sachant que [Ca2+]=4.738⋅10−3mol⋅L−1,
[Na+]=6.522⋅10−3mol⋅L−1,
[Mg2+]=3.498⋅10−3mol⋅L−1,
[K+]=0.256⋅10−3mol⋅L−1
[HCO−3]=21.24⋅10−3mol⋅L−1,
[Cl−]=1.127⋅10−3mol⋅L−1
et [F−]=0.053⋅10−3mol⋅L−1
Exercice 15
1) On dilue 100ml d'une solution de chlorure de sodium de concentration molaire 10−1mol⋅L−1 avec 900mL d'eau.
Calculer la nouvelle concentration molaire en chlorure de sodium ainsi que celles des ions chlorure et des ions sodium.
2) Que devient une concentration molaire d'une solution quand on la dilue 10 fois, 100 fois, x fois ?
3) On dilue 200mL d'une solution de chlorure de calcium de concentration molaire 2⋅10−2mol⋅L−1 avec 300mL d'eau.
Calculer la nouvelle concentration molaire en chlorure de calcium, ainsi que celles des ions chlorure et des ions calcium.
4) On dilue V1=500mL d'une solution de chlorure de sodium de concentration molaire C1=5⋅10−2mol⋅L1 avec un volume d'eau Veau.
La solution obtenue a une concentration molaire c2=3⋅10−2mol⋅L−1.
Veau=V1(C1C2−1)
Calculer Veau.
Exercice 16
1) On mélange 100ml d'une solution de chlorure de sodium de concentration molaire 10−1mol⋅L−1 avec 200mL d'une solution de chlorure de sodium de concentration molaire 5.10−2mol⋅L−1
Calculer la concentration du chlorure de sodium, ainsi que celle des ions sodium et des ions chlorure.
2) On mélange 200mL d'une solution de chlorure de sodium, ainsi que celle des ions sodium de concentration molaire 10−1mol⋅L−1 avec 300mL d'une solution de chlorure de calcium CaCl2s de concentration molaire 5.10−2mol⋅L−1.
a) Calculer la concentration molaire des ions chlorure, des ions calcium. Vérifier la relation :
2[Ca2+]+[Na+]=[Cl−].
Exercice 17
L'analyse chimique de l'eau d'un puits a donné les résultats suivants : pH=8
− dioxygène dissous (O2) : 8.2mg⋅L−1
− ions chlorures (Cl−) : 20mg⋅L−1
− ions sulfates (SO2−4) : 70mg⋅L−1
− ions phosphates (PO3−4) : 0.1mg⋅L−1
− ions sodium (Na+) : 71mg⋅L−1
− ions hydrogénocarbonates (HCO−3aq) : 121mg⋅L−1
Le produit ionique de l'eau sera pris égal à 10−14
1. Étude du pH :
1.1 Cette eau est-elle acide ou basique ?
1.2 Écrire l'équation d'autoionisation (autoprotolyse) de l'eau.
1.3 Calculer les concentrations molaires exprimées en mol⋅L−1 des ions [H3O+] et [OH−]
2. Les ions :
Calculer en mol⋅L−1 les concentrations molaires suivantes des ions [Cl−] ; [SO2−4] ; [PO3−4]
Exercice 18
1) Trois flacons contiennent l'un l'hélianthine, l'autre du BBT, l'autre de la phénolphtaléine.
Les étiquettes se sont malencontreusement décollées.
Pouvez-vous les reétiqueter correctement ?
Si oui, comment allez-vous procéder ?
2) Dans ces tubes à essais A, B, C renfermant quelques cm3 quelques gouttes de la solution d'acide chlorhydrique, on laisse tomber respectivement quelques d'hélianthine, phénolphtaléine, de BBT
Qu'on observe-t-on ?
3) On remplace la solution de chlorure d'hydrogène par une solution de chlorure de sodium
Qu'observe-t-on ?
Exercice 19
1. Une solution, S2, se colore en rouge avec l'hélianthine, en jaune avec le bleu de bromothymol et reste incolore avec la phénolphtaléine.
1.1 En utilisant le tableau ci-dessous, déduire un encadrement de la valeur du pH.
Justifier brièvement la réponse.
Nom de l'indicateurCouleur de l'indicateurHélianthinerouge :pH<3.2 ; orange :3.2<pH<4.4 ; jaune :pH>4.4Bleu de bromothymoljaune :pH<6 ; vert :6<pH<8 ; bleu :pH>8Phénolphtaléineincolore :pH<8.2 ; rose :8.2<pH<10 ; Violacé :pH>10
1.2 En fait, la mesure du pH de la solution S2 fournit une valeur pH=2.9.
Calculer les concentrations en ions oxonium, [H3O+] et en ions hydroxyde [OH−] dans cette solution S2.
1.3 Cette solution est-elle acide, basique ou neutre ?
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Commentaires
Mballo (non vérifié)
mer, 01/22/2020 - 23:00
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Kambou nadia (non vérifié)
mer, 01/29/2020 - 08:07
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Diallo Moussa (non vérifié)
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Mahamattahir (non vérifié)
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sam, 11/16/2024 - 17:03
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