Exercice 16D

 

Enoncé :

 

Une solution aqueuse de chlorure d'ammonium NH₄⁺ + Cl^- de concentration en soluté apporté c = 1,0 . 10^-2 mol.L^-1 a un pH de 5,6 pour un volume V = 100 mL de solution.

a. L'ion ammonium est la forme acide d'un couple acide-base. Préciser la forme basique de ce couple.

b. Justifier que l'ion ammonium n'est pas un acide fort.

c. Ecrire l'équation de la réaction de l'ion ammonium avec l'eau.

d. Dresser le tableau d'avancement de la réaction de l'ion ammonium avec l'eau.

e. Calculer l'avancement final de la réaction de l'ion ammonium avec l'eau.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution :

 

a. L'ion ammonium NH₄⁺ étant un acide, sa base conjuguée est : NH₃

. . . Ces espèces chimiques forment le couple ion ammonium/ammoniac : NH₄⁺/NH₃

 

b. Si l'ion ammonium était un acide fort, sa réaction avec l'eau s'écrait totale :

NH₄⁺_(aq) + H₂O_(l) NH_{3 (aq)} + H₃O⁺_(aq)

 

. . . . . . On aurait alors : . . [H₃O⁺] = c = 1,0 . 10^-2 mol.L^-1.

. . . . . . D'où : . . pH = - log [H₃O⁺] = - log (1,0 . 10^-2) = 2,0.

L'ion ammonium n'est pas un acide fort car le pH de la solution n'est pas égal à 2,0.

 

c. L'équation de la réaction de l'ion ammonium avec l'eau s'écrit donc :

NH₄⁺_(aq) + H₂O_(l) NH_{3 (aq)} + H₃O⁺_(aq)

 

d. Ecrivons le tableau d'avancement de la réaction étudiée, pour l'avancement final x_f :

Etat	Avancement	NH4+(aq)	+ H2O	NH3 (aq)	+ H3O+(aq)
E.I.	0	n0	en excès	0	0
en cours	x	n0 - x	en excès	x	x
E.F.	xf	n0 - xf	en excès	xf	xf

e. D'après le tableau d'avancement, l'avancement final à l'état final est égal à la quantité de matière des ions oxonium :

x_f = n(H₃O⁺)_f

 

. . . . . . . Or : . . . n(H₃O⁺)_f = [H₃O⁺]_f . V = 10^-pH . V

. . . . . . . A.N. : . . . n(H₃O⁺)_f = 10^-5,6 . 0,100 = 2,5 . 10^-7 mol.

. . . . . . . D'où : . . . x_f = 2,5 . 10^-7 mol.