Determiner le volume dun gaz

Publié le 18 oct. 2015 il y a 8A par Anonyme - Fin › 31 oct. 2015 dans 8A
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Sujet du devoir

1/ Quel volume de gaz d'ammoniac pris dans les conditions normales de temperature et de pression faut il dissoudre dans 300 ml d'eau pour que le pH obtenue soit de 10.92 ? 

2/ Quel est le volume d'une solution à 0.15 mol.L^-1 d'acide nitrique, faut il ajouter a la solution précédente pour obtenir l'équivalence ? 

3/ Calculer le pH de cette nouvelle solution ainsi obtenue. 

Donees: pka (NH4+/NH3)=9.25 et vm=22400 cm3 (conditions normales) 

 

Où j'en suis dans mon devoir

Bonjour, 

1/ j'ai fait avec pv=nrt mais je trouve un résultat qui me paraît peu probable. 

T=0c=273.15 (conditions normales) 

P= 1 bar =10^5 pa (conditions normales) 

V=300ml =3× 10^-4 m3 

Donc n= pv/nrt 

n= 10^5 × 3×10^-4 / 8.31 × 273.15 

n= 0.013 mol 

Or on sait que v= n×vm 

Donc v= 0.013×22.4 

V=0.2912 l.mol^-1 

Ce résultat me paraît très peu .... 

2/ c=n/v donc c= 0.013/0.15= 0.087 L soit 87 ml 

3/ je pensais faire avec 

Ka= [NH3] ×[H3O+] / [NH4+] 

Sauf que je ne connaît pas [NH4+] donc je suis bloquée 

Est ce que quelqu'un pourrait me dire si je suis parti sur le bon chemin des le début de l'exercice svp 

Merci d'avance




10 commentaires pour ce devoir


Anonyme
Posté le 18 oct. 2015

Bonjour,

1)Je ne pense pas que tu partes correctement. Il faut raisonner sur la dissolution du gaz et écrire l'équation de la dissolution.

                        NH3 (g) + H2O (l) = NH4+   +   HO-

Etat initial             n0         excès        0              0

Etat final           n0-xmax   excès      xmax       xmax

 

ici on cherche la quantité de gaz nécessaire pour avoir le pH de 10.92 donc on dissout exactement la quantité de gaz et pas plus. On doit alors avoir :

n0 - xmax = 0  d'où   n0 = xmax.

A quoi ça nous sert ?

a) d'abord calculer xmax grâce à HO-.

partir du pH = 10.92  sachant que  pH = -log [H3O+]

on sait aussi que Ke = [H3O+]*[HO-]

On cherche à calculer [HO-] puis n(HO-) = xmax   (on connait le volume de la solution donc on peut utiliser n=C*V)

b) Quand on a xmax, on connait n0 la quantité de matière initiale en NH3.

On peut alors utiliser le volume molaire et la formule : 

n = V/Vm

Si mes calculs sont bons, on arrive à 5,6 mL de gaz.

 

remarque : attention aux unités

Volume molaire en L.mol-1    ou cm3.mol-1

volume en L ou mL ou cm3

 

Anonyme
Posté le 18 oct. 2015

j'ai compris merci beaucoup pour votre aide :) 

En faisant comme vous m'avez dit je trouve bien 5.6 ml comme vous

Anonyme
Posté le 18 oct. 2015

il y a quand même quelque chose qui me gêne car la réaction de l'ammoniac n'est pas une réaction totale. elle est limitée.

Mais comme ici on ne nous donne pas le volume car c'est ce qu'on cherche, j'ai fait cette supposition pour le calcul initial.

J'y réfléchi !!!!

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Anonyme
Posté le 18 oct. 2015

J'y reviens ;-)

Je garde le même raisonnement mais en considérant que l'ammoniac ne s'est pas dissocié totalement dans l'eau.

Curieusement je tombe sur un volume proche de 0,3 L comme toi mais le raisonnement avec PV = nRT n'est pas bon car on cherche le volume du gaz et pour le calcul tu utilises le volume de la solution.

Voilà ce que je modifierai au calcul et qui correspond mieux selon moi à la dissociation de l'ammoniac qui est une réaction limitée et non totale .

NH3(g) = NH3(aq)    dissolution

                      NH3 (aq) + H2O (l) = NH4+ (aq)  +   HO-(aq)        réaction avec l'eau

Etat initial             n0         excès           0                0

Etat final           n0-xf       excès            xf               xf

la différence ici c'est que (n0-xf) ne sera plus égal à 0.

Pour le calcul de xf c'est comme ce que j'avais écrit au a).

on arrive à xf = 2,5 . 10^-4 mol

b) calcul de n0 :       MODIFICATION

j'utilise  Ka = [NH3][H3O+]/[NH4+]

[H3O+] = 10^-pH

[NH3] = (n0-xf)/V                  V = volume solution 300 mL

[NH4+]= xf/V

j'arrive à n0 = 0,012 mol    d'où le volume de gaz = 0,27 L  (arrondi)

Ce résultat est cohérent.

Cette démarche me parait plus juste d'autant que cela donne des valeurs pour [NH3] et [NH4+] dont on aura besoin pour la suite.

 

Anonyme
Posté le 19 oct. 2015

Comment arrivez vous à obtenir no=0.012 mol ? 

Je n'arrive pas à trouver comme vous j'ai no= 0.3 mol :/ 

Comment avez vous calculer [NH3] svp  je pensais faire avec la formule ka =[NH3] × [H3o+] \ [NH4] 

Mais  prend quoi comme valeur de ka 10^-9.25 ? 

 

Anonyme
Posté le 18 oct. 2015

2) Vu que la réaction de l'ammoniac avec l'eau est limitée et qu'on est à pH = 10,92

c'est la forme basique NH3 qui est prépondérante par rapport à NH4+.

On a une réaction du type acide fort sur base faible.

NH3(aq) + H3O+ (aq) ------> NH4+(aq)  +  H2O (l)

à l'équivalence  n(acide) = n(base)

                     Ca*Va = n(base)

Ca = 0,15 mol.L-1

Va = volume d'acide cherché

n(base) = quantité de matière en NH3 = Cb*Vb

Anonyme
Posté le 19 oct. 2015

Ka = [NH3][H3O+]/[NH4+]

 

Ka = 10^-pKa = 10^-9,25

[H3O+] = 10^-10,92

[NH3] = (n0-xf)/V                  V = volume solution 300 mL

[NH4+]= xf/V                     xf = 2,5.10^-4 mol

 

Ka = [NH3]/[NH4+] *[H3O+]

10^-pKa = [(n0-xf)/V] / [xf/V]   * 10^-pH

On peut simplifier les volumes :

10^-pKa = (n0-xf) / xf  * 10^-pH

10^-pKa * xf /(10^-pH) = n0 - xf

10^-pKa * xf /(10^-pH) + xf = n0

en remplaçant par les valeurs :

n0 = 0,012 mol

Anonyme
Posté le 19 oct. 2015

Pour la question 2 j'ai essayé de faire comme vous me l'aviez dit 

n (NH3)= n (NH4+

Ça × va = cb ×  vb donc va = cb × vb / ça = 2.5 × 10^-4 /0.15 = 1.67 × 10^-3 L 

Et pour la question 3 j'ai fait ka = [ NH4+] \ [NH3] [ H3O+] 

[H3O+]= Kà × [ NH3] / [NH4+] 

[H3O+] = 10 ^-9.25 × 0.15/ 8.33 ×10^-4 

[H3O+] = 1.06 × 10 -12 

Ph= - log [H3O+] = 11.97 

Mais je trouve bizarre quenle'ph soit plus élevé que au début alors que l'on ajoute de l'acide :/ 

Anonyme
Posté le 19 oct. 2015

Pour la 3) on doit trouver un pH <7 (entre 5 et 6 je pense) car dosage d'une base faible (NH3) par un acide fort.

Il me semble qu'il y a une formule pour calculer le pH à l'équivalence mais je ne m'en souviens plus (cela fait quelques temps que je fais moins ce type de calculs ; désolée !).

Anonyme
Posté le 19 oct. 2015

D'accord,  en tout merci beaucoup pour votre aide :) !!


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