🧪 10 Exercices: Réactions Acido-Basiques1ère Bac Sciences Mathématiques SM
Exercice 1: Calcul de pH
Calculer le pH d’une solution d’acide chlorhydrique (HCl) à \(2,5 \times 10^{-3} \, \text{mol.L}^{-1}\).
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Solution :
HCl est un acide fort : \(\text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^-\)
\([\text{H}^+] = C = 2,5 \times 10^{-3} \, \text{mol.L}^{-1}\)
\(\text{pH} = -\log[\text{H}^+] = -\log(2,5 \times 10^{-3}) \approx 2,60\)
Exercice 2: Constante d’acidité
L’acide éthanoïque (\(\text{CH}_3\text{COOH}\)) a un \(K_a = 1,8 \times 10^{-5}\). Calculer son p\(K_a\).
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Solution :
\(\text{p}K_a = -\log K_a = -\log(1,8 \times 10^{-5}) \approx 4,74\)
Exercice 3: Réaction acide-base
Écrire l’équation de la réaction entre l’acide chlorhydrique (\(\text{HCl}\)) et l’ammoniac (\(\text{NH}_3\)). Identifier les couples acide/base.
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Solution :
\(\text{HCl} + \text{NH}_3 \rightarrow \text{NH}_4^+ + \text{Cl}^-\)
Couples : \(\text{HCl}/\text{Cl}^-\) (acide) et \(\text{NH}_4^+/\text{NH}_3\) (base)
Exercice 4: Calcul de concentration en \(\text{H}^+\)
Une solution a un pH = 3,7. Calculer la concentration en ions \(\text{H}^+\).
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Solution :
\([\text{H}^+] = 10^{-\text{pH}} = 10^{-3,7} \approx 2,0 \times 10^{-4} \, \text{mol.L}^{-1}\)
Exercice 5: Force des acides
Classer par acidité croissante :
Acide A: p\(K_a\) = 4,8
Acide B: p\(K_a\) = 2,9
Acide C: p\(K_a\) = 5,4
Voir Solution
Solution :
Plus le p\(K_a\) est faible, plus l’acide est fort :
C (5,4) < A (4,8) < B (2,9)
Exercice 6: Solution tampon
Quel est le pH d’une solution tampon contenant \(\text{CH}_3\text{COOH}\) 0,1 M et \(\text{CH}_3\text{COO}^-\) 0,1 M (p\(K_a\) = 4,74)?
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Solution :
Formule de Henderson-Hasselbalch :
\(\text{pH} = \text{p}K_a + \log\left(\frac{[\text{base}]}{[\text{acide}]}\right) = 4,74 + \log(1) = 4,74\)
Exercice 7: Titrage acide-base
On titre 20 mL de NaOH par une solution de HCl 0,1 M. Le volume équivalent est 15 mL. Calculer la concentration de NaOH.
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Solution :
À l’équivalence : \(C_{\text{NaOH}} \times V_{\text{NaOH}} = C_{\text{HCl}} \times V_{\text{eq}}\)
\(C_{\text{NaOH}} = \frac{0,1 \times 15}{20} = 0,075 \, \text{mol.L}^{-1}\)
Exercice 8: Produit ionique de l’eau
Calculer \([\text{OH}^-]\) dans une solution dont le pH est 10,5 à 25°C (\(K_e = 10^{-14}\)).
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Solution :
\([\text{H}^+] = 10^{-10,5}\)
\(K_e = [\text{H}^+][\text{OH}^-] \Rightarrow [\text{OH}^-] = \frac{10^{-14}}{10^{-10,5}} = 10^{-3,5} \approx 3,2 \times 10^{-4} \, \text{mol.L}^{-1}\)
Exercice 9: Degré de dissociation
Un acide faible HA de concentration 0,1 M a un pH = 2,9. Calculer son degré de dissociation α.
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Solution :
\([\text{H}^+] = 10^{-2,9} \approx 1,26 \times 10^{-3} \, \text{mol.L}^{-1}\)
\(\alpha = \frac{[\text{H}^+]}{C_0} = \frac{1,26 \times 10^{-3}}{0,1} \approx 0,0126 \ (1,26\%)\)
Exercice 10: Synthèse
On prépare une solution d’acide benzoïque (\(\text{C}_6\text{H}_5\text{COOH}\), p\(K_a\) = 4,20) à 0,01 M.
1. Calculer son pH
2. Quel serait le pH après ajout de \(\text{C}_6\text{H}_5\text{COONa}\) pour avoir \([\text{base}] = 0,02\) M?
3. Expliquer pourquoi c’est une solution tampon.
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Solution :
1. pH acide faible : \(\text{pH} = \frac{1}{2}(\text{p}K_a – \log C_0) = \frac{1}{2}(4,20 – \log 0,01) = 3,10\)
2. Solution tampon : \(\text{pH} = \text{p}K_a + \log\left(\frac{[\text{base}]}{[\text{acide}]}\right) = 4,20 + \log(2) \approx 4,50\)
3. C’est un tampon car elle contient un couple acide-base faible en concentrations comparables, résistant aux variations de pH.