REACTION ACIDE-BASE

DEFINITIONS

           Une réaction acide- base est une réaction chimique dans laquelle l’acide d’un couple réagit avec la base d’un autre couple.
Si l’acide du couple acide1/base1 réagit avec la base du couple acide2/base2, alors la réaction acido-basique s’écrit :

acide1 + base2 ⇆ base1+ acide2 

Exemple : couples CH₃COOH/ CH₃COO^- et H₃O+/H₂O.             

CH₃COOH + H₂O ⇆      CH₃COO^- +  H₃O⁺

                                                         acide 1.   Base 2.          Base 1      Acide 2 

Espèce amphotère

            Une espèce est dite amphotère si elle correspond à l’acide d’un couple et à la base d’un autre couple.

Exemple :
• L’eau est l’acide du couple H₂O/HO^–

  HO^-  + H⁺ ⇆  H₂O
• L’eau est la base du couple H₃O+/H₂O.      

  H₃O⁺ ⇆  H₂O +  H⁺

La molécule d’eau qui se comporte tantôt comme un acide et tantôt comme une base est un amphotère ou ampholyte. En effet, lorsqu’on met en solution un acide ou une base, il se crée toujours une interaction entre deux couples acide/base dont l’un est nécessairement un couple de l’eau.

REACTION ACIDE FORT -BASE FORTE

.             Les acides forts cèdent complètement leur proton acide lorsqu’ils sont dissous dans l’eau.

-Cette réaction est exothermique.

Cette réaction qui est totale apparaît comme un transfert de proton (H⁺) de l’ion H₃O⁺ à l’ion HO^-.

Exemple : Réaction entre HCl et NaOH

On a en solution :

                           HCl +H₂O→H₃O+ +Cl-

L’ion Cl^- ,  base conjuguée de l’acide HCl est un ion indifférent dans l’eau (ne participe pas à la réaction acido-basique).

La base conjuguée d’un acide fort est une espèce chimique indifférente dans l’eau

   On a en solution :

                         NaOH→Na+ +HO-

 L’ion Na+, acide conjugué de la base NaOH est un ion indifférent dans l’eau (ne participe pas à la réaction acido-basique).

L’acide conjugué d’une base forte est une espèce chimique indifférente dans l’eau

L’équation-bilan de la réaction d’un acide fort avec une base forte s’écrit :

             H₃O⁺ + HO^-   → 2H₂O

REACTION ACIDE FAIBLE –BASE FORTE
. 

            Les acides faibles dans l’eau ne sont pas totalement hydrolysés : ils ne cèdent qu’une partie de leurs protons acides à l’eau.
-Elle est exothermique

-Elle est quasi totale

Exemple : Réaction entre l’acide éthanoïque et l’hydroxyde de sodium

CH₃COOH+(Na⁺ + HO^-) → (CH₃COO^-  +Na⁺) + H₂O

REACTION ACIDE FORT –BASE FAIBLE

-Elle est quasi-totale

Exemple : Réaction entre l’acide chlorhydrique et l’ammoniac

                                                              H₃O⁺  +  NH₃ →H₂O   + NH₄⁺

SOLUTIONS TAMPONS

            Une solution tampon est une solution qui résiste aux variations de son pH lorsqu’on y ajoute un acide ou une base.

Le pH de cette solution est donc peu sensible aux additions modérées d’acide ou de base.

            Une solution tampon est généralement constituée de deux composants principaux : Un acide faible et sa base conjuguée (ou inversement, une base faible et son acide conjuguée). Ces deux composants interagissent pour neutraliser les ajouts d’acides (H+) ou de bases (HO^-)

Lorsqu’un acide est ajoute à la solution, l’anion de la base conjuguée (comme l’acétate) capte les ions H+, ce qui évite une chute importante du pH.

Lorsqu’une base est ajoutée, l’acide faible (comme l’acide acétique) libère des ions H+ pour neutraliser les HO-, ce qui empêche l’augmentation du pH.

Exemples :

Tampon acide : Une solution tampon peut être composée de l’acide acétique (CH₃COOH) et de l’acétate de sodium (CH₃COONa), Il a un pH autour de 4,75.

Tampon basique : Ammoniac (NH₃) et Chlorure d’ammonium (NH₄Cl). Il a un pH autour de 9,25.

EXERCICES

EXERCICE I :

1.Ecrire les équations des réactions suivantes :

a) acide benzoïque(𝐶₆𝐻₅𝐶𝑂𝑂𝐻) et ion fluorure.

b) acide formique (HCOOH) et ion hypochlorite.

c) acide chlorique (HClO₃ ) et ion dichloroéthanoate (CHCl₂COO^-).

d) acide iodoéthanoïque (CH₂ICOOH) et ion fluorure.

e) acide perchlorique et ion hydroxyde.

f) acide chlorhydrique (CH₂ICOOH) et ion chlorate.

2.Lesquelles peuvent être considérées comme complètes, incomplètes ?

EXERCICE II :

Quels sont les réactions qui se déroulent quand on mélange les solutions suivantes ? Calculer aussi le pH obtenu.

a) 500 ml HCl 0,10 mol.l^-1  et 500 ml NaOH 0,050 mol.l^-1

b) 500 ml HCl 0,10mol.l^-1 et 100 ml NH₃ 0,20 mol.l^-1

c) 500 ml HCl 0,10 mol.l^-1  et 500 ml NaOH 0,10 mol.l^-1

d) 500 ml CH₃COOH 0,10 mol.l^-1  et 500 ml NaOH 0,20 mol.l^-1

EXERCICE III :

On dispose d’une solution S_A d’acide nitrique de concentration C_A=2,0.10^-2 mol/l et d’une solution S_B obtenue par dissolution de 1,0 g d’hydroxyde de sodium dans 1 l d’eau.

1.Determiner la concentration C_B de la solution basique.

2.Determiner le volume de la solution S_B qu’il faut ajouter à 200 ml de solution S_A pour obtenir une solution de pH=7.0.

EXERCICE IV :

1.1- Dans le couple 𝑁𝐻₄ ⁺ ⁄ 𝑁𝐻₃, quel est l’acide, quelle est la base ? Nommer les.

1.2- Ecrire la demi-équation acido-basique associée à ce couple.

2- Réaction acido-basique :

2.1- - Quelle est la base conjuguée de l’acide éthanoïque ?

2.2- Quel est l’acide conjugué de l’ion hydroxyde 𝑂𝐻− ?

2.3- Ecrire la réaction acido-basique entre l’acide éthanoïque et l’ion hydroxyde.

EXERCICE V :

1- Donner le couple 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑒⁄𝑏𝑎𝑠𝑒, et la demi-équation acido-basique.

a- L’acide acétique 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻.

b- La base ammoniac 𝑁𝐻3.

2- En déduire l’équation de la réaction qui se produit entre ces deux espèces.

3- Quelle est la composition, en concentrations, de la solution obtenue lorsqu’on introduit des quantités

𝑛₁ = 12,0 𝑚𝑚𝑜𝑙 d’acide acétique et 𝑛₂ = 14,5 𝑚𝑚𝑜𝑙 d’ammoniac dans l’eau distillée de manière à obtenir un volume 𝑉 = 250,0 𝑚𝐿 de solution.

EXERCICE VI :

L’acide benzoïque 𝐶₆𝐻₅𝐶𝑂𝑂𝐻 et le benzoate de sodium 𝐶₆𝐻₅𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 sont utilisés comme conservateurs, notamment dans les boissons dites « light ». Ils portent les codes respectifs E210 et E211.

1- Ecrire l’équation de dissolution du benzoate de sodium dans l’eau.

2- Identifier le couple 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑒⁄𝑏𝑎𝑠𝑒 mettant en jeu l’acide benzoïque et écrire la demi-équation acidobasique correspondante.

3- On fait réagir une masse 𝑚 = 3,00 𝑔 d’acide benzoïque avec 150 𝑚𝐿 d’une solution d’hydroxyde de sodium de concentration 𝐶 = 2,50.10 ⁻¹𝑚𝑜𝑙. 𝐿 ⁻¹ .

3.1- Identifier les couples 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑒⁄𝑏𝑎𝑠𝑒 mise en jeu, puis écrire l’équation de la réaction envisagée.

3.2- Etablir un tableau d’avancement et déterminer maximal de la réaction. Quel est le réactif limitant ?

EXERCICE VII :

On ajoute les réactifs suivants. Indiquer dans quel cas on aboutit à un mélange tampon et pourquoi.

a) 50 ml CH₃COOH 0,050 mol.l^-1  et 50 ml CH₃COONa 0,05 mol.l^-1

b) 50 ml CH₃COOH 0,050 mol.l^-1  et 50 ml NaOH 0,10 mol.l^-1

c) 50 ml CH₃COOH 0,050 mol.l^-1  et 50 ml NaOH 0,010 mol.l^-1

d) 1 litre H Cl 0,050 mol.l^-1  et 6,80 g HCOONa pur

e) 1 litre H Cl 0,050 mol.l^-1  et 4,40 g HCOOH pur

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CORRIGES

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