Les réactions acido-basiques Activités : 1. Activité.1 : Changement de couleur de l’hélianthine L’hélianthine est un indicateur ...
Les réactions
acido-basiques
Activités :
1. Activité.1 : Changement de couleur de l’hélianthine
L’hélianthine
est un indicateur coloré. Il existe en solution
sous deux
formes : la forme acide (C14H15N3O3S)
notée HIn(aq)
de couleur
rouge , et la forme basique (C14H14N3O3S–)
,notée
In-(aq) de couleur jaune.
Manipulation-1 : On ajoute quelques gouttes d’éthanoate
de sodium à l’hélianthine (In-)
Manipulation-2 : On ajoute quelques gouttes d’acide
éthanoique à l’hélianthine (HIn)
2.Activité.2 : Changement de couleur du bleu de bromothymol
Le bleu de bromothymol (B.B.T) est un
indicateur coloré.
Il se présente en solution aqueuse sous deux formes de
couleurs différentes : La forme acide de
formule brute C27H28Br2O5S
notée HIn (aq)
de couleur jaune et la forme basique de
formule brute
C27H27Br2O5S-
notée In –(aq) de couleur bleue.
Manipulation-3 : On ajoute quelques gouttes
d’hydroxyde de sodium au B.B.T(HIn)
Manipulation-4 : On ajoute quelques gouttes
d’acide chlorhydrique au B.B.T (In-)
3.Exploitation
1.Quelle est la différence entre les formules brutes de l’hélianthine et du B.B.T en milieu
acide et en milieu basique ?
2.Dans chaque tube à essai, on verse de l’eau distillé et quelques gouttes de l’indicateur
coloré, sous quelle forme se présente chaque indicateur ?Justifier
3.Observer le changement de couleur pour chaque manipulation. Quelle est l’espèce
chimique
formée, que l’on peut identifier lors de chaque transformation ?
4.Quelle est
la particule échangée lors du passage entre les deux formes pour chaque
indicateur ?
5.Completer
l’équation chimique modélisant la réaction chimique lors de chaque manipulation
(1) HIn(aq) +CH₃COO-(aq)
→ In- (aq) + …………
(2) In– (aq)
+ CH3COOH (aq) → HIn(aq) + ………
(3) HIn(aq) +HO-(aq)
→ In- (aq) + ………
(4) In– (aq) + H3O+ (aq)
→ HIn(aq) + …………
6.Complèter la demi-équation acido-basique qui exprime le changement pour les espèces
chimiques ajoutés à chaque indicateur lors de chaque manipulation.
(1)
CH₃COO-(aq) + ……… ⇄ ……………
(2) CH3COOH (aq)
⇄ ………… + ………
(3) HO-(aq) + ……… ⇄ …………
(4) H3O+ (aq) ⇄ ……… + ………
4.Réponses
1.Pour chaque indicateur coloré, les deux formules brutes ne différent que par un proton H+.
La forme
acide a un proton de plus par rapport à la forme basique.
2.Dans la manipulation (1), H.T se présente sous forme acide
car sa couleur est rouge.
Dans la
manipulation (2), H.T se présente sous forme basique car sa couleur est jaune.
Dans la
manipulation (3), B.B.T se présente sous forma acide car sa couleur est jaune.
Dans la
manipulation (4), B.B.T se présente sous forme basique car sa couleur est
jaune.
3.Dans la manipulation (1), l’espèce chimique formé est In- (forme basique de l’hélianthine)
car sa couleur est jaune.
Dans la manipulation (2), l’espèce chimique formé est HIn (forme acide de l’hélianthine)
car sa couleur est rouge.
Dans la manipulation (3), l’espèce chimique formé est In- (forme basique du B.BT)
car sa couleur est bleue.
Dans la manipulation (4), l’espèce chimique formé est HIn (forme acide du B.B.T)
car sa
couleur est jaune.
5.
(1) HIn(aq)+CH3COO-(aq)→ In- (aq)+CH3COOH (aq)
(2) In– (aq)+CH3COOH (aq)→HIn(aq)+CH3COO–(aq)
(3) HIn(aq) +HO-(aq)
→In- (aq)+H2O (l)
(4) In– (aq) +H3O+ (aq)
→HIn(aq)+H2O (l)
6.
(1) CH3COO-(aq) +H+ ⇄ CH3COOH (aq)
(2) CH3COOH (aq) ⇄ CH3COO– (aq) + H+
(3) HO-(aq) + H+ ⇄
H2O (l)
(4) H3O+ (aq) ⇄ H2O (l) + H+
Cours
1.Définition d’un acide, et d’une base selon la théorie de
Bronsted
Acide : Toute espèce chimique (molécule ou
ion) susceptible de fournir au moins un proton H+.
Exemples :
CH3COOH , H3O+ , H2O
Base:
Toute espèce
chimique (molécule ou ion) capable de capter au moins un proton H+.
Exemples :CH3COO– ,
HO- , H2O
2. Les couples acide/base en solution aqueuse
2.1.Définition :
Un couple acide/base est l’ensemble d’un acide et d’une base susceptibles de s’échanger
un proton H+ selon la demi-équation acido-basique :
acide
⇄ base
+ H+
L’acide
et la base sont dits acide et base conjugués.
2.2.Exemples :
Activité.1
manipulation.1 :
La base CH3COO-(aq)
s’est transformée en son acide conjuguée CH3COOH (aq)
en captant un proton H+ selon la demi-équation :
CH3COO-(aq) +H+ ⇄ CH3COOH (aq)
Acitivté1.manipulation.2: L’acide CH3COOH (aq) s’est transformé en sa base conjuguée
CH3COO– (aq)
en cédant un proton H+ selon la demi-équation :
CH3COOH (aq) ⇄ CH3COO– (aq)
+ H+
Les deux
espèces CH3COOH (aq) et CH3COO– (aq)
forment un couple acide/base noté par convention, dans l’ordre : CH3COOH (aq)
/ CH3COO– (aq)
Activité2.manipulation3 :On a le couple acide/base : H2O
(l) / HO-(aq)
Activité2.manipulation4 : On a le couple
acide/base : H3O+ (aq)/ H2O
(l)
Remarque : L’eau intervient dans deux
couples acide/base : H2O (l) / HO-(aq)
et
H3O+ (aq)/ H2O (l) .C’est un acide dans le premier couple et base dans le deuxième couple.
Une telle espèce chimique est qualifiée d’ampholyte.
3.Les réactions acido-basique :
3.1.Définition :
Une
réaction acido-basique est un transfert de protons H+ de l’acide acide1
d’un couple acide1/base1 à la
base base2 d’un autre couple acide2 /base2
Demi-équations
acido-basique : acide1
⇄ base1 + H+
Base2
+ H+ ⇄ acide2
Equation
de la réaction acido-basique : acide1
+ base2 ⇄ base2 + acide1
Exemples :
1.Equation
de réaction entre l’acide éthanoïque et l’ammoniac
CH3COOH (aq) + NH3(aq) → CH3COO– (aq)
+ NH4+(aq)
2.1.Equation
de réaction entre l’acide citrique C6H8O7(aq)
et l’ion hydrogénocarbonate
C6H8O7(aq)
+ HCO3- (aq) → C6H7O7-(aq)
+CO2 , H2O(aq)
4.Les
indicateurs colorés
Un
indicateur coloré est un couple acide/base dont la couleur de l’acide diffère
de celle de la base. On note son couple HIn/ In-
En présence
d’un acide HA, la base In- de l’indicateur réagit avec cet acide selon
l’équation : HA + In- → A- + HIn. La solution prend alors la couleur de
l’acide HIn
En présence
d’une base B, l’acide HIn de l’indicateur réagit avec cette base selon
l’équation : B + HIn → BH+ + In-. La solution prend alors la
couleur de la base In-
Exemple d’indicateurs colorés
Exercices d’application :
Exercice.1
1.Ecrire les équations des réactions des acides
ci-dessous avec l’eau (H2O(l)) :
a) HCOOH(aq) b) HNO3(aq) c) NH4+(aq)
2.Ecrire les
équations des réactions des bases ci-dessous avec l’eau( H2O(l))
:
a) NH3(aq) b) HCO3-(aq)
c) HO-(aq)
d) CH3NH2(aq)
Exercice2
1.Donner la base conjuguée des acides suivants
a) HNO2 c) H3PO4
b) CH2ClCOOH d) H2PO4–
2.Donnez
l'acide conjugué de chaque base ci-dessous :
a) NH3 c) NaOH b) HSO4 –
d) C2O4
2-
Exercice.3
Indiquez le couple acide / base conjuguée mis en
jeu dans les réactions suivantes :
a) C6H5COOH + H2O
→ H3O+
+ C6H5COO–
b) CH3NH2
+ H2O → CH3NH3 + + OH–
c) HCOOH + H2O → H3O+ + HCOO-
Exercice.4
On introduit dans l’eau distillé n1=12,0mmol
d’acide éthanoïque CH3COOH et n2= 17,5 mmol d’ammoniac NH3.
Le volume de la solution est V=250ml.
1.Ecrire l’équation modélisant la réaction entre
les deux espèces introduites.
2.Déterminer la composition, en concentrations,
de la solution obtenue.
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