Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie
Réactions acido-basiques
Couples acide/base, transfert de proton et pH — Constitution et transformations de la matière (1re Spécialité)
À propos de cette page
Calculatrice interdite · Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Devoir surveillé de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.
Exercice 1 — Acides et bases de Brønsted
/ 4 pts- Donner la définition d'un acide de Brønsted. (1 pt)
- Écrire les demi-équations acido-basiques des couples CH₃COOH/CH₃COO⁻ et NH₄⁺/NH₃. (1 pt chacune)
- Indiquer si H₂O est amphotère et expliquer pourquoi. (1 pt)
Exercice 2 — Calcul de pH de solutions aqueuses
/ 5 pts- Calculer le pH d'une solution d'acide chlorhydrique HCl à $c_1 = 2{,}0 \times 10^{-2}$ mol/L. (1,5 pt)
- Calculer le pH d'une solution d'hydroxyde de sodium NaOH à $c_2 = 5{,}0 \times 10^{-3}$ mol/L. (1,5 pt)
- Une solution d'acide acétique (acide faible) à $c_3 = 2{,}0 \times 10^{-2}$ mol/L a un pH mesuré de 3,2. Comparer à la valeur calculée pour un acide fort à même concentration et conclure. (2 pt)
Exercice 3 — Couples acide/base et réaction acido-basique
/ 5 pts- Identifier les deux couples acide/base mis en jeu dans la réaction de l'acide méthanoïque HCOOH avec l'eau. (2 pt)
- Écrire l'équation de la réaction en précisant si elle est totale ou un équilibre. (1,5 pt)
- Indiquer le nom et la formule du couple formé par l'eau et l'ion hydroxyde. (1,5 pt)
Exercice 4 — Constante d'acidité Ka et prédominance
/ 4 pts- Écrire l'expression de Ka pour le couple HF/F⁻. (1 pt)
- Le pKa de HF/F⁻ vaut 3,2. Calculer Ka. (1 pt)
- Déterminer la forme prédominante (HF ou F⁻) à pH = 5. Justifier. (1 pt)
- Le pKb de la base F⁻ vaut ? (1 pt)
Exercice 5 — Étude d'un acide faible par le calcul
/ 2 pts- On prépare une solution d'acide propanoïque CH₃CH₂COOH à $c = 1{,}0 \times 10^{-1}$ mol/L, de pKa = 4,87. En utilisant l'approximation $[\text{H}_3\text{O}^+] \approx \sqrt{K_a \times c}$, calculer le pH de cette solution (donner la valeur arrondie à 0,1). (2 pt)
Corrigé détaillé — à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie
Exercice 1 — Acides et bases de Brønsted
Corrigé :
1. Un acide de Brønsted est une espèce chimique capable de céder un proton H⁺ à une autre espèce.
2. CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺ ; NH₄⁺ ⇌ NH₃ + H⁺
3. H₂O est amphotère car elle appartient à deux couples : H₃O⁺/H₂O (acide, elle cède H⁺) et H₂O/OH⁻ (base, elle capte H⁺).
Exercice 2 — Calcul de pH de solutions aqueuses
Corrigé :
1. HCl acide fort : pH = −log(2,0×10⁻²) = −log(2) + 2 ≈ 2 − 0,30 = 1,7.
2. NaOH base forte : [OH⁻] = 5,0×10⁻³ mol/L ; pH = 14 + log(5,0×10⁻³) = 14 − 2,3 = 11,7.
3. Pour un acide fort à c = 2,0×10⁻² mol/L : pH = 1,7. Le pH mesuré (3,2) est supérieur → la dissociation est partielle → CH₃COOH est bien un acide faible.
Exercice 3 — Couples acide/base et réaction acido-basique
Corrigé :
1. Couple 1 : HCOOH/HCOO⁻ (acide méthanoïque / ion méthanoate). Couple 2 : H₃O⁺/H₂O (l'eau joue le rôle de base).
2. HCOOH + H₂O ⇌ HCOO⁻ + H₃O⁺ (équilibre car HCOOH est un acide faible, pKa ≈ 3,75).
3. Couple H₂O/OH⁻ (l'eau est l'acide, l'ion hydroxyde OH⁻ est la base conjuguée).
Exercice 4 — Constante d'acidité Ka et prédominance
Corrigé :
1. $K_a = \dfrac{[\text{F}^-] \cdot [\text{H}_3\text{O}^+]}{[\text{HF}]}$
2. Ka = 10^(−3,2) ≈ 6,3×10⁻⁴.
3. pH = 5 > pKa = 3,2 → F⁻ prédomine (forme basique). Justification : pH > pKa → [F⁻] > [HF].
4. pKb = 14 − pKa = 14 − 3,2 = 10,8.
Exercice 5 — Étude d'un acide faible par le calcul
Corrigé :
Ka = 10^(−4,87) ≈ 1,35×10⁻⁵.
[H₃O⁺] ≈ √(1,35×10⁻⁵ × 0,1) = √(1,35×10⁻⁶) ≈ 1,16×10⁻³ mol/L.
pH = −log(1,16×10⁻³) ≈ 2,9.
Vérification : [H₃O⁺]/c = 1,16×10⁻³/0,1 ≈ 1,2% ≪ 5% → l'approximation est valide.
Ce contrôle de spécialité physique-chimie 1ʳᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Réactions acido-basiques » : 5 exercices, 60 minutes, noté sur 20. Le corrigé détaillé est dépliable sous le sujet.
- Exercice 1 — Acides et bases de Brønsted/ 4 pts
- Exercice 2 — Calcul de pH de solutions aqueuses/ 5 pts
- Exercice 3 — Couples acide/base et réaction acido-basique/ 5 pts
- Exercice 4 — Constante d'acidité Ka et prédominance/ 4 pts
- Exercice 5 — Étude d'un acide faible par le calcul/ 2 pts
Notions évaluées
Théorie de Brønsted : acides et bases, Couples acide/base conjugués, Équation d'une réaction acido-basique, pH des solutions aqueuses, Acides forts et acides faibles, Constante d'acidité Ka et pKa.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 60 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Réactions acido-basiques » ?
- 60 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé détaillé se déplie sous le sujet, à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 60 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de spécialité physique-chimie de première ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Réactions acido-basiques » du programme officiel de spécialité physique-chimie en première, soit Théorie de Brønsted : acides et bases, Couples acide/base conjugués, Équation d'une réaction acido-basique, pH des solutions aqueuses.
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