Étude de quelques transformations chimiques modélisées par des réactions acido-basiques
Action du chlorure d’hydrogène sur l’eau
On introduit $\pu{0,010 mol}$ de chlorure d’hydrogène $\ce{HCl (g)}$ dans $\pu{1,0 L}$ d’eau. On mesure le pH de la solution ainsi formée et on obtient : $\mathrm{pH} = \pu{2,0}$.
On fait l’hypothèse que la transformation de dissolution est totale.
- La transformation due à la réaction chimique entre le chlorure d’hydrogène solubilisé et l’eau est-elle totale ?
Solution
$$ \ce{HCl (aq) + H2O –> Cl^- (aq) + H3O^+} $$
| État | Avancement | $\ce{HCl}$ | $+$ | $\ce{H2O}$ | $\ce{–>}$ | $\ce{Cl^-}$ | $\ce{H3O^+}$ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Initial | $0$ | $n_i(\ce{HCl})$ | excès | $0$ | $0$ | ||
| Intermédiaire | $x$ | $n_i(\ce{HCl}) - x$ | excès | $x$ | $x$ | ||
| Final | $x_f$ | $n_i(\ce{HCl}) - x_f$ | excès | $x_f$ | $x_f$ | ||
| Final hypo. | $x_{max}$ | $n_i(\ce{HCl}) - x_{max}$ | excès | $x_{max}$ | $x_{max}$ |
-
$n_i(\ce{HCl}) - x_{max} = 0 \iff x_{max} = n_i(\ce{HCl})$
$x_{max} = \pu{0,010 mol}$ -
$x_f = n_f(\ce{H3O^+}) = C^o \cdot V \cdot 10^{-\mathrm{pH}}$ puisque $\mathrm{pH} = -\log \dfrac{[\ce{H3O^+}]_f}{C^o}$ avec $C^o = \pu{1,00 mol.L-1}$.
$x_f = \pu{1,00 mol.L-1} \times \pu{1,0 L} \times 10^{—2,0} = \pu{0,010 mol}$.
En conclusion, $x_f = x_{max}$ ; la transformation chimique est totale.