TP C5 : LA REACTION ACIDO-BASIQUE

I/Reaction entre le chlorure d'hydrogène HCl et l'ammoniac NH3

1/Expérience :

Livre doc 1 page 82 Q1)Observations

2/Exploitation :

Q2)Pourquoi est-il préférable de mettre HCl au-dessus de NH3 ? (dHCl = 1,26 ; dNH3 = 0,59)

Q3)Ecrire l'équation de la transformation chimique sachant qu'il se forme du chlorure d'ammonium NH4Cl .

Interprétation :

NH4Cl est un solide ionique constitué d'ions NH4+ et d'ions Cl- .La réaction précédente correspond à un échange de proton entre NH3 et HCl :

NH3 + H+ -------> NH4+

HCl -------> H+ + Cl-

-----------------------------------------

NH3 + HCl -------> NH4+ + Cl-

Nous dirons de HCl , que c'est un acide : espèce qui cède un proton

NH3 est une base : espèce qui capte un proton .

II/Réaction entre Hcl et l'eau :

1/Expérience :

doc 4 page 83 Q4)Observation . Expliquez le phénomène physique .

2/Exploitation :

Q5)Ecrire l'équation de la transformation chimique sachant qu'on obtient des ions H3O+ et des ions Cl- .

a-La solution conduit le courant électrique (expérience : électrolyse)

Q6)Justifiez le caractère conducteur de la solution obtenue .

Q7)Comment mettre en évidence la présence d'ions Cl- dans la solution ?

b-Equation-bilan

Q8)Mettre en évidence l'échange protonique au cours de la réaction entre HCl et l'eau .Parmi les réactifs , quel est l'acide , quelle est la base ?

III/Couple acide-base :

1/Réaction entre l'eau et l'acide benzoïque C6H5COOH :

Expérience : Dans un bécher mettre 20 mL d'eau et ajouter 1 g d'acide benzoïque . Placer le bécher sur un agitateur magnétique et agiter . Q9)Observation .

2/Réaction entre la solution d'acide benzoïque et une solution de soude .

Expérience :On ajoute 10 mL de soude (NaOH à 1 mol/L) à la solution précédente

Q10)Observation .

Q11)Ecrire l'équation chimique de la transformation entre l'acide benzoïque et la solutiion de soude (constituée d'ions Na+ inertes et d'ions OH- ) sachant qu'on obtient notamment des ions benzoate C6H5COO- .

Q12)Comparer les solubilités de l'acide benzoïque et de l'ion benzoate dans l'eau .

Q13)Faire apparaître l'échange protonique au cours de la réaction . Parmi les réactifs , quel est l'acide , quelle est la base . Les produits obtenus ont-ils ont caractère acide ou basique ?Expliquez .

3/Comportement de l'ion benzoate en présence d'un acide :

Expérience : Ajouter 10 mL d'acide chlorhydrique ( H3O+ et Cl- à 1 mol/L) à la solution précédente .

Q14)Observation .

L'ion benzoate réagit avec les ions H3O+ de la solution d'acide chlorhydrique .

Q15)Ecrire l'équation de la transformation chimique , sachant qu'on obtient notamment de l'acide benzoïque .

(H3O+/H2O) et (C6H5COOH/C6H5COO-) sont des couples acide/base . L'acide et la base d'un couple peuvent échanger un proton entre eux . Pour un couple noté (AH/A-) nous écrirons :

AH = A- + H+

Dans une réaction acide-base , met en jeu deux couples acide/base (Acide1 /base 1) et (Acide 2/base 2), tel que : Acide 1 + Base 2 --------> Base 1 + Acide 2

III/Indicateurs colorés :

1/Expérience : doc 9 page 85

Q16)Décrivez l'expérience . Quelle sont vos observations ?

2/Interprétation :

Un indicateur coloré est constitué d'un couple acide base que nous noterons HIn/In- .L' acide Hin a une couleur différente de la base In- .

* Quand [Hin] >> [In-] : la solution prend la teinte de l'acide . C'est le cas ici lorsque le BBT, l'indicateur coloré est dans la solution d'acide chlorhydrique .

* Quand [Hin] << [In-] : la solution prend la teinte de la base C'est le cas ici lorsque le BBT, est dans la solution de soude .

Q17)Quelles sont les couleurs de Hin et de In- pour le BBT ?

Correction

1)On obseve la formation de "fumées" blanches .

2)En comparant les densités , on constate que Hcl est plus lourd que NH3 .Lorsqu'on met le flacon de Hcl au-dessus de celui d'ammoniac , le chlorure d'hydrogène descend dans le flacon d'ammoniac alors que l'ammoniac a tendance à s'élever : La réaction est donc plus rapide que si on avait mis le flacon d'ammoniac au dessus du flacon de HCl .

3)NH3 + HCl ---------> NH4Cl (solide blanc)

4)L'eau s'élève dans le flacon qui contient le chlorure d'hydrogène et nous observons un jet d'eau . On peut remarquer que l'eau du cristallisoir dans laquelle on a mis de l'hélianthine (indicateur coloré) et qui avait initialement une coloration orange prend une teinte rose-rouge en pénétrant dans le flacon .

Pour que le processus s'amorce il faut tout d'abord que le chlorure d'hydrogène se dissolve dans de l'eau . En fait , quelques gouttes suffisent car HCl est très soluble dans l'eau . Dès lors il se crée une dépression dans le flacon . L'eau s'élève dans le flacon jusqu'à ce que la pression à l'intérieur du flacon soit égale à la pression atmosphérique .

5)HCl + H2O ------> H3O+aq + Cl-aq

6)La solution conduit le courant électrique : elle contient donc des ions . Ici , il s'agit essentiellement des ions H3O+aq et Cl-aq

7)On ajoute du nitrate d'argent dans la solution : les ions Ag+ réagissent avec les ions Cl- pour donner un précipité de blanc de chlorure d'argent AgCl : Ag+aq + Cl-aq -----> AgClprécipité .

8) HCl -------> H+ + Cl-

H2O + H+ -------> H3O+

--------------------------------------------

HCl + H2O -------> H3O+aq + Cl-aq .

HCl est l'acide : il perd un proton ; H2O est la base : elle gagne un proton .

9)L'acide benzoïque ne se dissout pratiquement pas dans l'eau .

10)En ajoutant de la soude , la solution devient limpide .

11)C6H5COOH + Na+aq + OH-aq --------> C6H5COO-aq + H2O + Na+aq (les ions Na+ ne participent pas à la réaction : on peut les omettre dans l'équation-bilan )

12)Lorsqu'on a ajouté de la soude , l'acide bensoïque s'est transformé en benzoate de sodium . Il est clair que l'ion benzoate est soluble dans l'eau alors que l'acide benzoïque ne l'est pas .

13)C6H5COOH -------> C6H5COO- + H+

OH- + H+ ----------> H2O

-------------------------------------------------------------

C6H5COOH + OH-aq --------> C6H5COO-aq + H2O

* l'acide benzoïque est un acide : il perd un proton

* OH- est une base .

Parmi les produits C6H5COO- est une base puisqu'elle peut capter un proton pour donner de l'acide benzoïque et H2O peut céder un proton : c'est donc un acide .

14)Lorsqu'on ajoute de l'acide chlorhydrique , l'acide benzoïque précipite à nouveau .

15)C6H5COO- + H3O+ --------> C6H5COOH + H2O

16)La solution d'acide chlorhydrique prend une teinte jaune : c'est la couleur prise par le BBT lorsque le milieu est riche en ions H3O+ .

La solution de soude prend une teinte bleue : c'est la couleur du BBT lorsque le milieu est riche en ions OH- .

17)HIn est jaune , In- est bleu .