Correction
Réactions avec des ions éthanoate

Le but de cet exercice est d'étudier la réaction d'une solution éthanoate de sodium avec l'eau puis avec l'acide chlorhydrique.

1.a. Relever le pH de la solution d'éthanoate de sodium (solution basique).

pH = 7,88

1.b. Le pH aurait-il été différent si l'on avait fait la mesure avec 50 mL de cette même solution ? Justifier la réponse.

Le pH aurait été le même puisqu’il traduit la concentration en ions H3O+ et que cette concentration est la même quelle que soit le volume étudié d'une solution donnée. Le simulateur donne à nouveau pH = 7,88.

2. Pour un volume V2 = 20,0 mL déterminer l'avancement maximal de la réaction d'équation : 
CH3CO (aq) + H2O = CH3CO2H (aq) + HO-(aq) 

xmax = n(CH3CO )i = [CH3CO]i × V2 
	= 0,001 × 20,0 · 10-3 = 2 · 10-5 mol

3. Compte tenu du pH déterminé à la première question, quel est l'avancement final de cette réaction ? En déduire le taux d'avancement final. 
Ce taux correspond-il a une réaction quasi-totale ou pas ?

xf = n(HO-)f = [HO-]f × V2 = (Ke / [H3O+]f) × V2  
xf = (10-14 / 10-7,88) × 20,0 · 10-3 = 1,5 · 10-8 mol 
t = xf / xmax = 1,5 · 10-8 / 2 · 10-5 = 8 · 10-4 < 1 : 
la réaction n’est pas totale.  

4. Fixer c1 = 0,001 mol · L-1 pour la concentration de l'acide chlorhydrique de la burette.
Dans l'onglet « Paramètres », option « Tableau », choisir 1,0 mL entre deux mesures.
Verser le contenu de la burette dans le bécher. 
La réaction qui a lieu dans le bécher  a pour équation :
CH3CO (aq) + H3O+ = CH3CO2H (aq) + H2O 
Exprimer la constante d'équilibre K associée à cette équation.
Déterminer sa valeur à partir des concentrations figurant dans l'onglet « Tableau de valeurs » pour le volume V1 = 25,0 mL.

K = [CH3CO2H]f / ( [CH3CO]f × [H3O+]f 
K = 3,99 · 10-4 / (4,54 · 10-5 × 1,56 · 10-4) 
K = 5,6 · 104

5. La valeur numérique de K serait-elle différente si on la calculait pour une autre valeur de V1 ? Justifier la réponse.

La valeur de K serait la même puisque la constante d’équilibre est associée à une équation, qui n’a pas changé. 
Par exemple, pour V1 = 10,0 mL :
K = 3,17 · 10-4 / (3,49 · 10-4 × 1,61 · 10-5) 
   = 5,6 · 104 

6. En cliquant sur l'onglet « Historique », on peut lire la valeur du pKA du couple CH3CO2H / CH3CO.
Vérifier que K = 1 / KA.

pKA = 4,75 donc KA = 10-pKA = 1,8 · 10-5 
et 1 / KA = 5,6 · 104 = K

7. Revenir au « Tableau de valeurs » et l’utiliser pour déterminer l'avancement final et l'avancement maximal de la réaction d'équation :
CH3CO (aq) + H3O+ = CH3CO2H (aq) + H2O 
pour le volume V2 = 25 mL. En déduire le taux d’avancement final de la réaction. Conclure.

Il faut déterminer l'avancement final et l'avancement maximal dans ces conditions.
L'avancement final est égal à la quantité de matière de CH3COOH produit soit :
xf = [CH3CO2H]f × (V1 + V2) 
xf = 3,99 · 10-4 × (20,0 · 10-3 + 25,0 · 10-3) 
xf = 1,8 · 10-5 mol
L'avancement maximal est égal à la quantité de matière de réactif limitant introduit (puisqu'on est après l'équivalence, c'est CH3COO-) :
xmax = [CH3CO]i × V2 = 0,001 × 20,0 · 10-3
xmax = 2 · 10-5 mol
t = xf / xmax = 1,8 · 10-5 / 2 · 10-5 = 0,9 : valeur assez proche de 1.
L’équilibre est fortement déplacé vers la droite.