Autoprotolyse de l'eau $-pH$ d'une solution aqueuse-indications colores
Exercice 1
Une solution de contraction $5\cdot 10^{-2}mol/L$ est dilue $50$ fois.
1. Quelle est la concentration de la solution obtenue ?
2. Comment procède expérimentalement pour réaliser cette dilution ?
Exercice 2
1. Définir la concentration d'une solution aqueuse en une espèce ionique ou non ionique.
2. Définir le $pH$ d'une solution aqueuse entre $pH=1$ et $pH=12$
3. Un jus de citron a un $pH$ égal à $2.3$
3.1. Calculer la concentration des ions hydronium et des ions hydroxyde.
3.2. Calculer les nombres de mole d'ions hydroniums contenus dans un verre $\left(100\,cm^{3}\right)$ de jus de citron.
Produit ionique de l'eau : $Ke=10^{-14}$
Exercice 3
Dans une fiole jaugée, on place $8.33\,g$ de chlorure de calcium $CaC1_{2}$ ; $0.146\,g$ de chlorure de sodium et $0.2178\,g$ de chlorure de plomb $PbC1_{2}$
On complète à $250\,mL$ avec de l'eau distillé.
La dissolution des solides introduits est totale et ceux-ci existe, en solution, exclusivement sous forme d'ions.
1. Calculer la concentration des tous les ions présents en solution.
2. Écrire l'équation d'électroneutralité et vérifier la neutralité de la solution.
Donnée :
$M(Ca)=40.1$ ;
$M(C1)=35.5$ ;
$M(Na)=23$ ; $M(Pb)=207\text{ en }mol^{-1}$
Exercice 4
On obtient $1\,L$ de solution en mélangeant :
$-\ 0.2\,L$ de solution décimolaire de chlorure de calcium $\left(CA^{2+}+2C1^{-}\right)$
$-\ 0.4\,L$ de solution décimolaire de chlorure de sodium $\left(Na^{+}+C1^{-}\right)$
$-\ 0.2\,L$ de solution centimolaire d'acide chlorhydrique $\left(H_{3}O^{+}+Cl^{-}\right)$
On complète à $1\,L$ avec de l'eau.
1. Calculer les concentrations de tous les ions présents
2. Calculer le $pH$ de cette solution
Exercice 5
On dispose d'une solution acide à $pH=2$
On veut préparer un volume $V_{f}=5\,L$ de solution à $pH=4$
1. la solution de départ est-elle acide, basique ou neutre ?
2. Calculer le rapport de dilution
3. En déduire le volume $V_{i}$ de solution initiale qu'il a fallu prendre
Exercice 6
Dans l'émulsion acrylique utilisée, on note la présence de $1\%$ de solution de soude (ou hydroxyde de sodium $NaOH$) à $5\%$
La densité d'une solution de soude à $56\%$ est : $d=1.13$
1. Calculer la masse molaire de l'hydroxyde de sodium.
2. Calculer la masse volumique $\tau_{\text{sol}}$ de la solution de soude considérée.
$$C=\dfrac{0.05\times\rho_{\text{sol}}}{M_{NaOH}}$$
3. Montrer que la concentration molaire de la solution s'écrit :
4. Calculer la concentration molaire de cette solution de soude
Exercice 7
On mélange deux liquides respectivement de masses volumiques $\rho_{1}$ et $\rho_{2}$ et de volumes $V_{1}$ et $V_{2}$
Soit $\tau$ la masse volumique du mélange obtenu.
$$\rho=\dfrac{\rho_{1}V_{1}+\rho_{2}V_{2}}{V_{1}+V_{2}}$$
1. Établir la relation :
Soit $d_{1}$ et $d_{2}$ les densités de ces deux liquides par rapport à l'eau.
Soit $d$ la densité du mélange.
$$d=\dfrac{d_{1}V_{1}+d_{2}V_{2}}{V_{1}+V_{2}}$$
2. Établir la relation :
Exercice 8
Eau badois Elle a un $pH=6$
Elle contient des cations : calcium, sodium, magnésium et potassium, ainsi que des anions : hydrogénocarbonate, chlorure, sulfate et fluorure.
Calculer la concentration molaire des ions sulfate $SO_{4}^{2-}$ sachant que $\left[Ca^{2+}\right]=4.738\cdot 10^{-3}mol\cdot L^{-1}$,
$\left[Na^{+}\right]=6.522\cdot 10^{-3}mol\cdot L^{-1}$,
$\left[Mg^{2+}\right]=3.498\cdot 10^{-3}mol\cdot L^{-1}$
$\left[K^{+}\right]=0.256\cdot 10^{-3}mol\cdot L^{-1}$
$\left[HCO_{3}^{-}\right]=21.24\cdot mol\cdot L^{-1}$
$\left[Cl^{-}\right]=1.127\cdot 10^{-3}mol\cdot L^{-1}$ et
$\left[F^{-}\right]=0.053\cdot 10^{-3}mol\cdot L^{-1}$
Exercice 9
1. On dilue $100\,mL$ d'une solution de chlorure de sodium de concentration molaire $10^{-1}mol\cdot L^{-1}$ avec $900\,mL$ d'eau.
Calculer la nouvelle concentration molaire en chlorure de sodium ainsi que celles des ions chlorure et des ions sodium.
2. Que devient une concentration molaire d'une solution quand on la dilue $10$ fois, $100$ fois, x fois ?
3. On dilue $200\,mL$ d'une solution de chlorure de calcium de concentration molaire $2\cdot 10^{-2}$ avec $300\,mL$ d'eau.
Calculer la nouvelle concentration molaire en chlorure de calcium, ainsi que celles des ions chlorure et des ions calcium.
4. On dilue $V_{1}=500\,mL$ d'une solution de chlorure de sodium de concentration molaire $C_{1}=5\cdot 10^{-2}mol\cdot L^{-1}$ avec un volume d'eau Veau.
La solution obtenue a une concentration molaire $c_{2}=3.10^{-2}mol\cdot L^{-1}$
Montrer que le volume d'eau est :
$V_{\text{eau}}V_{1}\left(\dfrac{\subset_{1}}{\subset_{2}}-1\right)$
Calculer Veau $V_{\text{eau}}$
Exercice 10
Il existe au laboratoire une bouteille d'acide chlorhydrique portant une étiquette sur laquelle est écrit :
$-\ $Acide chlorhydrique commercial.
$-\ $Densité par rapport à l'eau : $d=1.15$
$-\ $Pourcentage en masse d'acide pur $30\%$
$-\ $Masse molaire moléculaire du chlorure d'hydrogène : $M(Cl)=36.5\,g\cdot mol^{-1}$
1. Calculer la concentration de la solution commerciale.
2. On veut préparer $1\,L$ d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration $1\,mol\cdot L^{-1}$ Quel volume de solution commercial doit-on utiliser ? Donner le mode opératoire.
3. Une solution S d'acide chlorhydrique a un $pH$ égal à $1.6$ à $25^{\circ}C$
Calculer $\left[II\;,O^{+}\right]$ et $[OH]$
Exercice 11
1. Une solution, $S_{2}$ se colore en rouge avec l'hélianthine, en jaune avec le bleu de bromothymol et reste incolore avec la phénolphtaléine.
2. En utilisant le tableau ci-dessous, déduire un encadrement de la valeur du $pH$
Justifier brièvement la réponse.
$\begin{array}{|c|c|} \hline \text{Nom de l'indicateur}&\text{Couleur de l'incateur}\\ \hline\text{Hélianthine }&\text{Rouge :}pH<3.2\ ;\ \text{orange :}3.2<pH<4.4\ ;\ \text{jaune :}pH>4.4\\ \hline \text{Bleu de bromothymol}&\text{Jaune :}pH<6\ ;\ \text{vert :}pH<8\ ;\ \text{bleu :}pH>8\\ \hline \text{Phénolphtaléine}&\text{Incolore :}pH<8.2\ ;\ \text{rose :}8.2<pH10\ ;\ \text{violacé : }pH>10\\ \hline \end{array}$
3. En fait, la mesure du $pH$ de la solution $S_{2}$ fournit une valeur.
Calculer les concentrations en ions oxonium, $\left[H_{3}O^{+}\right]$ et en ions hydroxyde $\left[HO^{-}\right]$ dans cette solution.
4. Cette solution est-elle acide, basique ou neutre ?
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