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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 7
Exercice corrigé
Identification d'une espèce prédominante
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Énoncé
Compétence(s)
REA : Utiliser un modèle
COM : Rédiger un compte-rendu scientifiquement rigoureux
COM : Rédiger un compte-rendu scientifiquement rigoureux
Pour soigner les maux de tête, on peut utiliser de l'aspirine ou acide acétylsalicylique. Ce médicament a été synthétisé pour la première fois en 1853 par le chimiste strasbourgeois Charles Frédéric Gerhardt. Pour faciliter la rédaction, on notera l'acide acétylsalicylique \text{AH} dans cet exercice.
1. Écrire l'équation de la réaction de l'acide acétylsalicylique avec l'eau.
2. Exprimer la constante d'acidité de l'acide acétylsalicylique.
3. Exprimer le rapport \frac{\left[\text{A}^{-}\right]_\text{eq}}{\text{[AH]}_\text{eq}} en fonction du \text{pH}.
4. Déduire de la question précédente l'espèce prédominante dans l'estomac.
5. Tracer le diagramme de prédominance de l'acide acétylsalicylique et vérifier sa cohérence avec la question 4.
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Doc. Charles Frédéric Gerhardt
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Données
- Formule brute de l'aspirine : \text{C}_{9} \text{H}_{8} \text{O}_{4}
- \textbf{p}\bm K_\textbf{A}du couple impliquant l'aspirine : \text{p}K_\text{A}= 3{,}5
- \textbf{pH} de l'estomac : \text{pH} = 2{,}0
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Solution rédigée
1. L'équation de la réaction est : \mathrm{AH}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \rightleftarrows \mathrm{A}^{-}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq})
2. K_{\mathrm{A}}=\dfrac{\left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]_{\mathrm{eq}} \cdot\left[\mathrm{A}^{-}\right]_{\mathrm{eq}}}{[\mathrm{AH}]_{\mathrm{eq}} \cdot c^{\circ}}
3. \mathrm{p} K_{\mathrm{A}}=-\log \left(\dfrac{\left[\mathrm{A}^{-}\right]_{\mathrm{eq}}}{[\mathrm{AH}]_{\mathrm{eq}}}\right)-\log \left(\dfrac{\left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]_{\mathrm{eq}}}{c^{\circ}}\right)
\log \left(\dfrac{\left[\mathrm{A}^{-}\right]_{\mathrm{eq}}}{[\mathrm{AH}]_{\mathrm{eq}}}\right)=\mathrm{pH}-\mathrm{p} K_{\mathrm{A}}
\dfrac{\left[\mathrm{A}^{-}\right]_{\mathrm{eq}}}{[\mathrm{AH}]_{\mathrm{eq}}}=10^{\mathrm{pH}-\mathrm{p}K_{\mathrm{A}}}
4. AN : \dfrac{\left[\text{A}^{-}\right]_\text{eq}}{\text{[AH]}_\text{eq}}=10^{(2{,}0-3{,}5)}=3{,}2 \times 10^{-2}\lt 1
L'espèce prédominante est \text{AH(aq)}.
5. Le diagramme de prédominance de l'acide acétylsalicylique est :
D'après le diagramme de prédominance, l'espèce prédominante est \text{AH(aq)}, ce qui est en accord avec la réponse à la question 4.
2. K_{\mathrm{A}}=\dfrac{\left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]_{\mathrm{eq}} \cdot\left[\mathrm{A}^{-}\right]_{\mathrm{eq}}}{[\mathrm{AH}]_{\mathrm{eq}} \cdot c^{\circ}}
3. \mathrm{p} K_{\mathrm{A}}=-\log \left(\dfrac{\left[\mathrm{A}^{-}\right]_{\mathrm{eq}}}{[\mathrm{AH}]_{\mathrm{eq}}}\right)-\log \left(\dfrac{\left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]_{\mathrm{eq}}}{c^{\circ}}\right)
\log \left(\dfrac{\left[\mathrm{A}^{-}\right]_{\mathrm{eq}}}{[\mathrm{AH}]_{\mathrm{eq}}}\right)=\mathrm{pH}-\mathrm{p} K_{\mathrm{A}}
\dfrac{\left[\mathrm{A}^{-}\right]_{\mathrm{eq}}}{[\mathrm{AH}]_{\mathrm{eq}}}=10^{\mathrm{pH}-\mathrm{p}K_{\mathrm{A}}}
4. AN : \dfrac{\left[\text{A}^{-}\right]_\text{eq}}{\text{[AH]}_\text{eq}}=10^{(2{,}0-3{,}5)}=3{,}2 \times 10^{-2}\lt 1
L'espèce prédominante est \text{AH(aq)}.
5. Le diagramme de prédominance de l'acide acétylsalicylique est :
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D'après le diagramme de prédominance, l'espèce prédominante est \text{AH(aq)}, ce qui est en accord avec la réponse à la question 4.
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Protocole de réponse
1. Écrire la réaction acide-base en faisant apparaître les ions oxonium \mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq}).
2. Exprimer la constante d'acidité en fonction des concentrations à l'équilibre.
3. Manipuler l'expression précédente en isolant \dfrac{\left[\text{A}^{-}\right]_\text{eq}}{\text{[AH]}_\text{eq}}.
4. Donner la condition sur le rapport \dfrac{\left[\text{A}^{-}\right]_\text{eq}}{\text{[AH]}_\text{eq}}pour avoir la prédominance de \text{A}^-\text{(aq)} et de \text{AH(aq)}.
5. Tracer un axe horizontal représentant le \text{pH} sur lequel sont placés le ou les \text{p}K_\text{A} des espèces concernées.
Ajouter ensuite de part et d'autre du \text{p}K_\text{A} la forme acide (\text{pH} \lt \text{p}K_\text{A}) et la forme basique du couple (\text{pH} \gt \text{p}K_\text{A}).
Regarder dans quelle zone de prédominance se trouve le \text{pH} de la solution considérée.
2. Exprimer la constante d'acidité en fonction des concentrations à l'équilibre.
3. Manipuler l'expression précédente en isolant \dfrac{\left[\text{A}^{-}\right]_\text{eq}}{\text{[AH]}_\text{eq}}.
4. Donner la condition sur le rapport \dfrac{\left[\text{A}^{-}\right]_\text{eq}}{\text{[AH]}_\text{eq}}pour avoir la prédominance de \text{A}^-\text{(aq)} et de \text{AH(aq)}.
5. Tracer un axe horizontal représentant le \text{pH} sur lequel sont placés le ou les \text{p}K_\text{A} des espèces concernées.
Ajouter ensuite de part et d'autre du \text{p}K_\text{A} la forme acide (\text{pH} \lt \text{p}K_\text{A}) et la forme basique du couple (\text{pH} \gt \text{p}K_\text{A}).
Regarder dans quelle zone de prédominance se trouve le \text{pH} de la solution considérée.
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23Mise en application
L'acide propanoïque de \text{p}K_\text{A} = 4{,}87 est un acide qui peut être produit par notre flore intestinale.
23
Mise en applicationPréciser la forme prédominante dans les intestins, dont le \text{pH} vaut environ 7{,}5.
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