Fiche de révision : Avancement et réactions acido-basiques

📋 Plan du Cours

1. Grandeurs et concentrations molaires
2. Avancement d’une réaction chimique
3. Types de réactions et équilibre
4. Définitions acido-basiques
5. Eau et solutions acides

📖 1. Grandeurs et concentrations molaires

★ À maîtriser

📐 Formule — La quantité de matière, la masse et la masse molaire sont reliées par $n=\frac{m}{M}$.

📐 Formule — La masse volumique est définie par $\rho=\frac{m}{V}$.

📐 Formule — La concentration molaire est définie par $C=\frac{n}{V}$ et peut aussi s’écrire $C=\frac{\rho}{M}$ pour un liquide pur.

Compléments

📐 Formule — La densité est définie par $d=\frac{\rho}{\rho_{\mathrm{réf}}}$, avec l’eau comme référence dans le cours.

• La concentration molaire de l’eau liquide est d’environ 55,5 mol·L⁻¹, car $C=\frac{1000}{18}=55{,}5\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$.

📖 2. Avancement d’une réaction chimique

🔑 Notions clés & Définitions

• Avancement : Exprimé en moles, il caractérise l’évolution d’une réaction et la composition du mélange réactionnel au cours du temps.

★ À maîtriser

• 🔄 Les trois états de l’évolution sont:
  1. l’état initial
  2. l’état intermédiaire
  3. l’état final

Compléments

📐 Formule — Pour une réaction, l’avancement peut être relié à une espèce par $\xi=\frac{n_i-n_{i,0}}{\nu_i}$.

• Pour la combustion de l’éthanol, l’équation stœchiométrique est $\mathrm{C_2H_6O+3O_2\rightarrow2CO_2+3H_2O}$.

💡 Astuce mémo

État initial → état intermédiaire → état final

📖 3. Types de réactions et équilibre

🔑 Notions clés & Définitions

• Équilibre chimique : Transformation simultanée dans les deux sens, où les réactifs forment les produits et les produits reforment les réactifs.
• Conditions stœchiométriques : Réaction dans laquelle les réactifs ont été introduits dans les proportions de leurs coefficients stœchiométriques.

★ À maîtriser

📌 Une réaction totale est possible dans un seul sens : les réactifs réagissent tant qu’il reste des réactifs et la flèche remplace le signe d’égalité.

📐 Formule — Pour la réaction $aA+bB\rightleftharpoons cC+dD$, la constante d’équilibre vérifie $K=\frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$.

📌 En conditions non stœchiométriques, le système évolue vers un nouvel équilibre pour retrouver K : une espèce en excès est consommée et une espèce en défaut est formée.

Compléments

📌 Lorsqu’un réactif est un solvant, il n’apparaît pas dans l’expression de la constante d’équilibre.

💡 Astuce mémo

Réaction totale : un seul sens ; équilibre : deux sens simultanés

📖 4. Définitions acido-basiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide : Espèce chimique capable de céder un ion H⁺, selon le schéma $AH\rightleftharpoons A^-+H^+$.
• Base : Espèce chimique capable de capter un ion H⁺, selon le schéma $B+H^+\rightleftharpoons BH^+$.
• Couple acide-base : Associe deux espèces chimiques reliées par un échange de particule H⁺, comme AH/A⁻ ou BH⁺/B.

📝 Points essentiels

• Une réaction acide-base met en jeu deux couples et s’écrit sous la forme acide 1 + base 2 ⇌ base conjuguée 1 + acide conjugué 2.

💡 Astuce mémo

L’acide donne H⁺, la base capte H⁺

📖 5. Eau et solutions acides

🔑 Notions clés & Définitions

• Ampholyte : Espèce qui peut se comporter à la fois comme un acide et comme une base ; l’eau est un ampholyte.

★ À maîtriser

• L’autoprotolyse de l’eau correspond à la réaction d’une molécule d’eau avec une autre pour former H₃O⁺ et HO⁻ : $H_2O+H_2O\rightleftharpoons H_3O^++HO^-$.

📐 Formule — Le produit ionique de l’eau est défini par $K_e=[H_3O^+][HO^-]$ et son opposé logarithmique par $pK_e=-\log K_e$.

• À 25 °C, le produit ionique de l’eau vaut $K_e=1{,}00\times10^{-14}$ et, dans l’eau, $[H_3O^+]=[HO^-]=1{,}00\times10^{-7}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$.

📌 Un acide fort réagit totalement avec l’eau selon $AH+H_2O\rightarrow A^-+H_3O^+$ ; l’acide le plus fort en solution aqueuse est H₃O⁺.

Compléments

📌 Un acide réagit avec l’eau selon $AH+H_2O\rightleftharpoons A^-+H_3O^+$.

• L’acide chlorhydrique réagit avec l’eau selon $HCl+H_2O\rightarrow Cl^-+H_3O^+$, et l’acide nitrique selon $HNO_3+H_2O\rightarrow NO_3^-+H_3O^+$.

💡 Astuce mémo

Autoprotolyse de l’eau → H₃O⁺ et HO⁻

📊 Tableaux de synthèse

Réaction totale et équilibre chimique