Fiche de révision : pH des solutions d’acide chlorhydrique

📋 Plan du Cours

1. Dissolution du chlorure d’hydrogène
2. Réaction acide-base et avancement
3. Dilutions successives au dixième
4. Mesure expérimentale du pH
5. Relation entre pH et concentration

📖 1. Dissolution du chlorure d’hydrogène

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide chlorhydrique : Solution aqueuse obtenue par dissolution du chlorure d’hydrogène HCl gazeux, très soluble dans l’eau.

📝 Points essentiels

• La dissolution du chlorure d’hydrogène dans l’eau produit des ions oxonium H₃O⁺ et des ions chlorure Cl⁻ selon HCl(g) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + Cl⁻(aq).

💡 Astuce mémo

HCl gazeux + eau → ions H₃O⁺ et Cl⁻

📖 2. Réaction acide-base et avancement

★ À maîtriser

📌 La réaction HCl(g) + H₂O(l) → H₃O⁺(aq) + Cl⁻(aq) est une réaction acide-base car elle met en jeu un transfert de proton de HCl vers H₂O.

📐 Formule — Pour une réaction totale, la quantité finale d’ions H₃O⁺ est égale à la quantité initiale de HCl introduite : $n(\mathrm{H_3O^+})_{final}=x_{max}=n_a$.

Compléments

• À l’état final d’une réaction totale, la quantité de HCl est nₐ − xₘₐₓ = 0 et les quantités de H₃O⁺ et de Cl⁻ sont toutes deux égales à xₘₐₓ.

💡 Astuce mémo

HCl est le réactif consommé, tandis que l’eau est le solvant en large excès

📖 3. Dilutions successives au dixième

📝 Points essentiels

• La solution mère d’acide chlorhydrique a une concentration de 0,10 mol·L⁻¹ et les deux dilutions successives au dixième donnent des solutions à 0,010 mol·L⁻¹ puis 0,0010 mol·L⁻¹.

• 🔄 Une dilution au dixième se réalise selon les étapes suivantes:

  1. Prélever 10,0 mL de solution avec une pipette jaugée
  2. Transférer le prélèvement dans une fiole jaugée de 100 mL
  3. Ajouter de l’eau jusqu’aux deux tiers et agiter
  4. Compléter jusqu’au trait de jauge
  5. Boucher et homogénéiser

💡 Astuce mémo

Prélever 10,0 mL → transférer dans 100 mL → compléter → homogénéiser

📖 4. Mesure expérimentale du pH

★ À maîtriser

• Avant chaque mesure, la sonde doit être rincée à l’eau distillée, essuyée avec du papier absorbant et immergée totalement par sa partie inférieure sans subir de choc.

Compléments

• Les mesures indiquées sont un pH de 2,75 pour 0,0010 mol·L⁻¹, de 2,16 pour 0,010 mol·L⁻¹ et de 2,40 pour 0,10 mol·L⁻¹.

📌 Entre deux mesures, la sonde doit être rincée et essuyée, puis en fin d’utilisation rincée soigneusement, essuyée et replacée dans sa solution de conservation.

📖 5. Relation entre pH et concentration

★ À maîtriser

📐 Formule — La relation entre la concentration apportée en acide chlorhydrique et la concentration effective en ions oxonium est $C_a=\frac{n_a}{V}=[\mathrm{H_3O^+}]$ lorsque la réaction est totale.

📐 Formule — Le pH d’une solution aqueuse vérifie $\mathrm{pH}=-\log\left(\frac{[\mathrm{H_3O^+}]}{c^\circ}\right)$ avec la concentration standard $c^\circ=1\,\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$.

• Pour les solutions d’acide chlorhydrique étudiées, remplacer [H₃O⁺] par Cₐ dans la relation du pH donne pH = −log(Cₐ/c°), et une diminution de Cₐ d’un facteur dix augmente théoriquement le pH d’une unité.

Compléments

• Pour les concentrations 1,0 × 10⁻¹, 1,0 × 10⁻², 1,0 × 10⁻³, 1,0 × 10⁻⁴, 1,0 × 10⁻⁵ et 1,0 × 10⁻⁶ mol·L⁻¹, les pH indiqués sont respectivement 1,1, 2,0, 3,0, 4,0, 5,0 et 6,0.

• Les écarts expérimentaux peuvent provenir de:

  • incertitudes du pH-mètre
  • erreurs de dilution
  • erreurs de mesure
  • précision des dilutions

💡 Astuce mémo

Dilution de dix en dix → concentration en H₃O⁺ divisée par dix → pH augmenté d’une unité

📊 Tableaux de synthèse

Concentrations et pH théoriques