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Physique - Mécanique

Préparation:

Il s’agit de dissoudre du nitrate d'ammonium dans l'eau . Une fois l'équilibre est atteint, on ajoute de l'eau distillée et on constate l'effet la réaction.

1) La dissolution du nitrate d'ammonium NH4NO3 dans l' eau H2O s'écrit:

NH4NO3(s) + H2O → NH4+ (aq) + NO3-(aq)

2) NH4+ est un acide faible. L'équation de la réaction acido-basique entre les couples NH4+/NH3 et H3O+/H2O s'ecrit:

NH4+(aq) + H2O ⇄ NH3(aq) + H3O+(aq)

On note: L'eau est le solvant en excès. L’ammoniac NH3 est la base du couple acide base NH4+/NH3. Elle ne sera jamais complètement consommée par cette réaction et coxistera avec l'ion ammonium NH4+, puisque c'est une base faible.

3) Tableau d'avancement de cette réaction:

On a :

• N = m/M : nombre de moles de (NH4NO3) = masse du solide divisé par la masse molaire du composé.

m = 8 g
M = 14 + 4x1 + 14 + 16x3 = 80 g/mol

Donc:

N = 8/80 mol = 0.1 mole = 100 mmol

N = 8/80 mol = 0.1 mole = 100 mmoles

• [H3O+]f = 10^{- pH}
• xf = nf(H3O+) = [H3O+] eq x V = 10^{- pH} x V = nf (NH3) = [NH3]eq x V
• nf(NH4+) = C x V - xf = C x V - 10^{- pH} x V

C étant la concentration et V le volume de la solution.

On :

pH = 5.1 et V = 1.0 L
xf = 10^{- pH} x V mole = 10^{- 5.1} x 1 = 7.94 x 10^{- 6} x 1 =

7.94 x 10^{- 6} moles = 7.94 x 10^{- 3} mmoles

xf = 7.94 x 10^{- 3} = 0.0079 mmoles

4) Avec de l'eau distillée, on augmente le volume V de la solution de 3, le nouveau pH est de 5.3.

a) Le volume final Vf = 3 x Volume initial = 3 V = 3 L

b) Le nouveau état d'avancement est

xf = 10^{- 5.3} x 3 mole = 5.012 x 10^{- 6} x 3 = 1.5 x 10^{- 5} mole = 0.015 mmoles

xf = 10^{- 5.3} x 3 mole = 1.5 x 10^{- 5} mole = 0.015 mmoles

c) On a :

ni(NH4+) = CV = 100 mmoles

nf(NH4+) = 99.985 mmoles

La réaction acido-basique n'est pas totale.

d) L'ajout d'eau distillée augmente le pH, la concentrention des ions hydronium [H3O+] diminue, et la solution devient moins acide.

-- Abdurrazzak Ajaja
Décembre 2024