Reactions acido-basiques et titrage

[Pauline, terminale S]

Voici l'exercice qui me pose problème:

On plonge une rondelle de citron dans un verre d'eau gazeuse. Au contact de la rondelle, des bulles abondantes se forment. Les jus de citron contient de l'acide citrique, de formule C6H8O7. Cet acide appartient au couple C6H8O7/C6H7O7- de pKa = 3,1.
L'eau minérale contient des ions HCO3- qui appartiennent au couple CO2, H2O:>HCO3- de pKa = 6,4.

a) Cette eau à un pH égal à 7.
Calculer le rapport [HCO3-]f/[CO2]f
Quelle est la forme prédominante du couple ?

b) Quelle est la nature du gaz constituant les bulles ?

c) Ecrire l'équation de la réaction correspondante.

d) Calculer la constante de la réaction. Justifier l'appartition des bulles de gaz autour de la rondelle de citron.


Je ne comprends pas la question a) et je ne vois pas comment calculer le rapport avec le peu d informations que nous avons. De plus, pour la question d), j'arrive à une première conclusion: Ka= Ka1xKa2 mais comment calculer Ka à partir de pKa? (je sais que pKa=-logKa mais comment utiliser le rapport dans l autre sens?)

Merci d'avance!

[SoS(13)]

Bonjour Pauline,
Dans vos données, vous disposez du pH et du pKa, retrouvez dans votre cours une relation entre ces deux grandeurs et un rapport de concentrations (parfois appelée relation de Henderson), cela devrait vous permettre de répondre à la première question.
Tenez moi au courant de vos progrès.

[Pauline, terminale S]

J'ai utilisé votre conseil, et je trouve que [HCO3-]f/[CO2(aq)]f=4, est ce le bon résultat? C'est donc HCO3- qui prédomine.
Merci !

[SoS(13)]

Bien sur, car 7 est dans le domaine de prédominance de HCO3-.

[Pauline, terminale S]

Oui, j'avais compris cela mais je ne trouvais pas le calcul! Sinon j'ai trouvé K=3,16.10(-10), mais quelle est la justification de l'apparition des bulles? La réaction ne se faisant pas très bien (K étant plutôt petit), comment justifier les "bulles abondantes" comme l'indique l'énoncé?

[SoS(13)]

Réécrivez l'expression de K en fonction de Ka1 et Ka2, vous devriez trouver un valeur >> 1 qui justifie les bulles abondantes.
A vous.

[Pauline, terminale S]

K=Ka1xKa2
K=10^(-3,1)x10^(-6,4) car pKa=-logKa
K=3,2^(-10)

Où est mon erreur?

[SoS(13)]

Dans la première ligne et c'est pour cela que je vous demandais d'écrire l'expression de K.

[Pauline, terminale S]

K=[C6H7O7-]f[CO2]f/[C6H8O7]f[HCO3-]
Car la réaction a pour équation de la réaction est: C6H8O7+HCO3-=C6H7O7-+H20

Et Ka1=[C6H7O7-]f[H3O+]f/[C6H8O7]f
Car C6H8O7+H2O=C6H7O7-+H30+

De plus, Ka2=[CO2]f/[HCO3-]f[H3O+]f
Car HCO3-+H3O+=CO2+H2O+H2O

D'où K=Ka1xKa2

Je ne comprends toujours pas mon erreur...

[SoS(13)]

C'est l'expression de Ka2 qui est fausse.
Ka s'écrit toujours par définition [H3O+]/[A], revoyez cela.

[Pauline, terminale S]

Je trouve alors K=Ka1/Ka2
Mais je trouve alors (avec les valeurs que j'ai donné précédemment) K=1975, est ce possible? Car le pKa correspondant est alors inférieur à 0...

[SoS(13)]

C'est une constante de réaction (ce n'est pas une constante d'acidité) que vous venez de calculer fort correctement et qui va vous donner une indication sur l'avancement de la réaction.

[Pauline, terminale S]

D'accord, merci beaucoup!