Phénol/hénolate Pka/KA

[Fabrice ( DAEU B)]

Bonjour
Je peine à résoudre cet exercice :
Le phénol, acide faible de formule C₆H₅OH. Sa base conjuguée est l’ion phénolate C₆H₅O⁻. A 25°C, une solution S de phénol à la concentration de 10⁻¹mol/L possède un pH de 5,5.

1. Montrer que le phénol est bien un acide faible. ====== Le pH est 5,5, on conclu donc que le phénol ne s'est pas complétement dissocier, compte tenu de sa concentration. c'est donc un acide faible.
2. Ecrire l’équation de dissociation du phénol dans l’eau. ====== C₆H₅OH + H₂O ‹---› C₆H₅O⁻ + H₃O⁺
3. Calculer le pKa du couple phénol/phénolate (C₆H₅OH/ C₆H₅O⁻).
4. Calculer la Ka.
5. Calculer les concentrations de toutes les espèces présentes dans la solution de phénol.
6. On mélange une solution de phénol avec de la soude. Que se passe-t-il ? Ecrire l’équation de la réaction qui se produit.

Je n'arrive pas à répondre aux questions 3/4/5/6. Pourrez-je avoir un peu d'aide ?
Merci à vous

[SoS(24)]

Bonjour Fabrice,

Vos premières réponses sont bonnes mais vous ne donnez aucun détail sur votre raisonnement dans votre première réponse.
Pour la question 3, il faut utiliser la formule pH = pKa + log(Cb / Ca) et [H30+] = 10 ^-pH.
Bon courage.
Nos attendons votre réponse pour vous aider.

[Fabrice (DAEU b)]

Tout d'abord merci pour votre réponse.

Je répond donc à la première question : pH = 5,5 == › [H₃O⁺] = 10⁻⁵′⁵ = 3,16.10⁻⁶ mol.L⁻¹ et [C₆H₅OH] = 10⁻¹ mol.L⁻¹
On constate que [H₃O⁺] ˂ [C₆H₅OH] donc le phénol est un acide faible.

Pour la question 3 : je ne saisi pas bien la relation, pour répondre à la question, qu'ont ces deux formules : pH = pKa + log(Cb / Ca) et [H30+] = 10 ^-pH.
J'ai tout de même essayé de faire mon calcul avec la première, seulement je suis coincé avec la concentration Cb. J'ai fini par partir du présupposé que le pKa = 10 (Phénol/phénolate), ceci pour m'aider à remonter à la concentration de Cb = 10⁻⁵′⁵ mol.L⁻¹ mais je ne suis pas plus avancé finalement.

[SoS(24)]

Très bien pour la question 1.
Pour votre Q3, l'équation vous montre que : Cb = [C6H5O-]f = [H30+]f = 10 ^-pH.
De plus Ca = [C6H5OH ]f = [C6H5OH]i - [C6H5O-] f
A vous de faire la suite, nous attendons votre réponse pour continuer à vous aider.

[Fabrice (DAEU b)]

Pour la question 3:

Cb = [C6H5O-]f = [H30+]f = 10 ^-pH. ====˃ Donc [C6H5O-]f = 10⁻⁵′⁵ mol.L⁻¹

Ca = [C6H5OH ]f = [C6H5OH]i - [C6H5O-] f. ====˃ Donc [C6H5OH ]f = 10⁻¹ - 10⁻⁵′⁵ = 10⁻¹

je ne suis pas censé avoir de calculatrice lors de mon examen, je pars donc de l'idée que 10⁻¹ - 10⁻⁵′⁵ est négligeable.
Cela expliquerait la raison pour laquelle le pka phénol/phénolate est parfois 10 ou 9,9. Ou bien est-ce une erreur ?

Pour la question 4 : Ka= [A-].[ H₃O⁺]/[AH] ce qui donne Ka= 10⁻⁵′⁵ .10⁻⁵′⁵ /10⁻¹ = 10⁻¹⁰

Pour la question 5 :En répondant à la question 3, il me semble avoir les concentrations [C6H5O-]f et [C6H5OH ]f.
[C6H5O-]f = 10⁻⁵′⁵ mol.L⁻¹ et [C6H5OH ]f = 10⁻¹ - 10⁻⁵′⁵ = 10⁻¹

Enfin la question 6 : Je suppose que la soude (base forte) déprotonise la totalité du phénol. La réaction est totale.
C₆H₅OH + NaOH + H₂O ---› C₆H₅ONa + H₃O⁺

[SoS(24)]

Vos réponses me semblent bonnes.
Pour la Q4 on peut faire aussi avec la formule Ka = 10^-pKa = 10^-10 ou 10^-9,9.
Pour les Q3 et Q5, il faut normalement faire la calcul à la machine mais si vous n'y avez pas droit ...
Pour la Q6, il y a une petite erreur : C₆H₅OH + NaOH ---› C₆H₅ONa + ?, à vous de compléter.

[Fabrice (DAEU B)]

C₆H₅OH + NaOH ---› C₆H₅ONa + H₂O en fait... Je commence à comprendre dans l'ensemble !

Merci pour vos réponses !

[SoS(24)]

C'est ça, en fait, l'ion Na^+ est spectateur, vous n'êtes pas obligé de le mettre dans l'équation.
avez-vous d'autres questions ?

[Fabrice (DAEU B)]

Je pense que tout est à peu près clair, donc pas d'autres questions pour cet exercice.

Je vous remercie pour votre attention et vous souhaite une bonne fin de journée !

[SoS(24)]

Je vous souhaite à vous aussi une excellente fin de journée.
Si vous avez d'autres questions, n'hésitez pas à revenir sur ce forum.
A très bientôt.