On verse un volume V1 = 20 mL d’une solution d’acide éthanoïque de concentration C1 = 1,0 x 10 – 2 mol / L dans un volume V1 = 20 mL d’une solution d’ammoniac de concentration C2 = 1,0 x 10 – 2 mol / L.
On donne les pK A des deux couples acide / base qui interviennent :
Acide éthanoïque : pK A1 = 4,8 et Ammoniac pK A2 = 9,2.
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Écrire l’équation de la réaction entre l’acide éthanoïque et l’ammoniac.
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Calculer la constante d’équilibre de cette réaction. Le pH de la solution obtenue est égal à 7.
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Calculer la concentration des différentes espèces présentes à l’équilibre chimique.
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Quelle conclusion peut-on tirer ?.
1. Équation de la réaction :
CH3COOH (aq) + NH3 (aq) = CH3COO - (aq) + NH4 +(aq) (2)
2. Constante d’équilibre de cette réaction.
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3. Concentration des différentes espèces chimiques.
- Concentration en ions oxonium.
- [H3O+]eq = 10 - pH mol / L » 1,0 x 10 - 7 mol / L
- Concentration en ions hydroxyde.
- [HO -]eq = 10 pH - pKe Þ [HO -]eq = 10 7 - 14 Þ [HO -]eq » 1,0 x 10 - 7 mol / L
- Quantité de matière en soluté apporté : n app = C 1 . V 1 = C 2 . V 2 » 2,0 x 10 – 4 mol
- Avancement final de la réaction :
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Équation |
CH3COOH (aq) |
+ NH3 (aq) |
= |
CH3COO - (aq) |
+ NH4 +(aq) |
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État |
x (mol) |
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État initial (mol) |
0 |
n app = C1.V1 |
n app = C2.V2 |
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0 |
0 |
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Au cours de la transformation |
x |
n app - x |
n app - x |
x |
x |
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Avancement final |
x f |
n app – x f |
n app – x f |
x f |
x f |
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Avancement maximal |
x max |
n app - x max |
n app - x max |
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x max |
x max |
- Expression de K en fonction de x f.
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- Expression de l’avancement final :
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Concentration des différentes espèces chimiques.
- Concentration des ions ammonium.
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- Concentration des ions éthanoate.
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- Concentration en acide éthanoïque.
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- [NH4 +] eq » 160 [CH3COOH] eq
4. Conclusion :
- [CH3COO -] eq » [NH4 +] eq >> [CH3COOH] eq » [NH3] eq
- On peut considérer que la réaction entre l’acide éthanoïque et l’ammoniac est quasi totale.
- Concentration des différentes espèces chimiques. (Étude détaillée)
- Concentration des ions ammonium.
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- Concentration des ions éthanoate.
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- D’autre part :
- Concentration en acide éthanoïque.
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- Concentration en ammoniac.
- D’après le tableau d’avancement :
- [CH3COOH] eq » [NH3] eq = 3,1 x 10 - 5 mol / L
- Conclusion :
- [CH3COO -] eq » [NH4 +] eq >> [CH3COOH] eq » [NH3] eq
- On peut considérer que la réaction entre l’acide éthanoïque et l’ammoniac est quasi totale.
- On peut écrire :
CH3COOH (aq) + NH3 (aq) ® CH3COO - (aq) + NH4 +(aq) (2)
- Conclusion générale :
L’ordre de grandeur de la constante d’équilibre K d’une réaction chimique permet de savoir si la transformation chimique est totale, équilibrée ou très limitée.
- Si K ³ 10 4 la transformation chimique est quasi totale.
- Si K » 1 la transformation chimique est équilibrée.
- Si K £ 10 - 4 la transformation chimique est très limitée.