[PDF] CHIM105B – DS1 Lacide fluorhydrique et les ions fluorures

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Université du Maine - Faculté des Sciences Année Universitaire 2010/2011 L1 Physique Chimie S2 DS1 CHIM105B - Mercredi 2 Mars 2011 1/4

CHIM105B - DS1

L'acide fluorhydrique et les ions fluorures

On confondra les notions d'activité et de concentration pour les espèces solubles (]X[c]X[)X(a 0X On rappelle que l'activité d'un corps condensé pur (seul dans sa phase) est égale à 1.

Produit ionique de l'eau :

--143

Ke H O . OH 10 à 25°C.

Joindre la figure 1 à votre copie après y avoir porté, ainsi que sur votre copie, un code alphanumérique.

1) L'acide fluorhydrique est une solution aqueuse très corrosive et toxique de fluorure d'hydrogène, HF. L'acide

fluorhydrique est un acide faible (pK a = 3,2). a) Calculer le pH d'une solution d'acide fluorhydrique à la concentration c1 =1,0.10 -2 mol.L -1 . La relation utilisée

sera démontrée et les deux approximations faites pour l'obtenir précisées. Ces deux approximations sont-elles

vérifiées ? Si l'une des (ou les deux) approximation(s) n'est (ne sont) pas vérifiée(s), reprendre la démonstration sans

faire cette (ces) approximation(s). 23
3 1 3 3 e3 a

33HF HO HO F

espèces présentes: HF, H O ,F ,OH

CM: c [F ] [HF]

EN: [H O ] [F ] [OH ]

[H O ].[F ]

K [H O ].[OH ] et K

[HF] approximations:

1) pH acide (pH 6,5), [H O ] [OH ], donc : [H O ] [F ]

2) acide faible, peu diss

a1 2 3 aa1 1 ocié, pH pK 1, [HF] [F ], donc, c [HF] [H O ]

1On obtient alors: K soit pH (pK logc ) 2,6c2

La seconde approximation n'est pas vérifiée. 13 2 3 a 13 2 3a3a1 2 aa1 a

3c [F ] [HF] [H O ] [HF]

[H O ]

On obtient alors: K

c[HO] [H O ] K [H O ] K c 0 K4Kc K [H O ] et pH 2,65 2 b) Calculer le pH d'une solution de fluorure de potassium KF à la concentration c2 =1,0.10 -2 mol.L -1 (sel totalement

soluble à cette concentration). La relation utilisée sera démontrée et les deux approximations faites pour l'obtenir

précisées. Ces deux approximations sont-elles vérifiées ? Si l'une des (ou les deux) approximation(s) n'est (ne sont) pas

vérifiée(s), reprendre la démonstration sans faire cette (ces) approximation(s). 2 3 2 3 3 3 e3 a

FHOHFOH

espèces présentes: K , HF, H O , F , OH

CM: c [F ] [HF] [K ]

EN: [K ] [H O ] [F ] [OH ]

donc [HF] [H O ] [OH ] [H O ].[F ]

K [H O ].[OH ] et K

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aae2 e approximations:

1) pH basique(pH 7,5), [OH ] [H O ]

donc : [OH ] [HF]

2) base faible, peu protonnée, pH pK 1, [F ] [HF]

donc, c [F ] [HO].c [HO].c

1On obtient alors: K soit pH (pK pK logc ) 7,6K2[OH ]

Les deux approximations sont vérifiées.

On donne figure 1 la courbe de dosage pH-métrique de l'acide fluorhydrique par la soude, NaOH. Le pH est représenté

en fonction de baseversé acideinitial nxn . Les concentrations des solutions d'acide fluorhydrique, c a , et de soude, c b , sont égales à 0,01 et

0,1 mol.L

-1

, respectivement. Sur cette figure, le diagramme de distribution des espèces de l'acide fluorhydrique au cours du

dosage, en fonction de x, est également représenté. c) Ecrire la réaction de neutralisation. 2

HF OH F H O

d) Identifier chacune des espèces sur le diagramme de distribution des espèces de la figure 1.

e) Définir l'équivalence de ce dosage puis matérialiser sur la courbe de dosage de la figure 1 l'équivalence et la

demi-équivalence. baseversé HFinitial nnsoitx1.A la demi-équivalence, x=0,5.

f) La courbe pH=f(x) présente-t-elle une (ou des) caractéristique(s) particulière(s) qui indiquent que l'acide dosé est

un acide faible. Le pH à l'équivalence est supérieur à 7. g) Quelle(s) nouvelle(s) expérience(s) proposez-vous pour le montrer ou le confirmer?

Doser une solution obtenue par dilution de la solution précédente. Dans le cas d'un acide fort, dans le cas d'une

dilution par 10, le pH initial augmente d'une unité (pH=-log c) et le pH à la demi-équivalence aussi. Dans le cas d'un

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acide faible, dans le cas d'une dilution par 10, le pH initial n'augmente que de 0,5 unité (en supposant que la

relation a

1pH (pK logc)2

soit vérifiée) et le pH à la demi-équivalence ne varie pas (pH=pKa).

2) On dissout dans l'eau pure à 25°C, du fluorure de baryum BaF

2 , sel très peu soluble. a) Exprimer le produit de solubilité de BaF 2 et calculer la solubilité de ce sel sachant que son produit de solubilité dans l'eau pure à 25°C, est Ks=1,05.10 -6 22
2 2 3 1 3 31

Ks Ba . F

BaF (s) Ba 2F

s2s Ks 4s Ks s6,40.10mol.L4 b) A 25°C, dans 50 mL de solution saturée de BaF 2 , on ajoute 1,05 g de NaF, sel totalement soluble. On admettra que l'addition se fait sans variation de volume. - Comment varie la solubilité de BaF 2

La solubilité de BaF

2 diminue par effet d'ion commun. On observe la précipitation de BaF 2 (s). La concentration en ions

fluorure augmente donc comme Ks est une constante, la concentration en ion baryum doit diminuer, d'où précipitation de

BaF 2 (s). - Calculer la concentration d'ions fluorure ajoutés puis calculer la solubilité de BaF 2 dans cette solution. 22
1 NaF NaF 2 2 61
2

BaF (s) Ba 2F

s2s aprèsajout s' 2s' c mccNaF 0,5mol.LM.v

Ks s'.(2s' c)

2s' c

Ks s'.c

Kss' 4,2.10 mol.L (approximationvérifiée)c

- Calculer la masse de BaF 2 qui a précipité. 22
2

BaF ,précipité BaF

BaF ,précipité

m(ss').v.M m0,0561g

Données :

Masses molaires (g.mol

-1 ) : Na : 22,990 ; Ba : 137,33 ; F : 18,998. Université du Maine - Faculté des Sciences Année Universitaire 2010/2011 L1 Physique Chimie S2 DS1 CHIM105B - Mercredi 2 Mars 2011 4/4

Figure 1 : courbe de dosage pH-

métrique (pH=f(x)) et proportion des deux espèces de l'acide fluorhydrique en fonction de x.

L'échelle des pH correspond à

l'axe vertical gauche et l'échelle des proportions correspond à l'axe vertical droit.quotesdbs_dbs10.pdfusesText_16

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