Exercices de Physique-Chimie : Les réactions acide-base

Un élève réalise une mesure de pH sur deux solutions différentes à l'aide d'un papier pH. La première solution est de l'eau pure, et la seconde est une solution d'acide chlorhydrique ($HCl$) diluée. Les résultats obtenus sont les suivants : pour l'eau pure, le pH est égal à $7$. Pour la solution d'acide chlorhydrique, le papier pH prend une teinte rouge orangé, correspondant à un pH de $2$. Rappelez-vous que l'ion responsable du caractère acide est l'ion hydrogène ($H^+$).

Un élève dispose de $V_0 = 10\,mL$ d'une solution d'acide chlorhydrique de pH $= 2$. Il ajoute $90\,mL$ d'eau distillée. 1) Quels sont les ions majoritaires dans cette solution acide ? 2) En ajoutant de l'eau, le volume total devient $V_f = 100\,mL$. Quel est le facteur de dilution $F$ ? 3) Expliquer pourquoi, après cette dilution, la concentration des ions $H^+$ diminue et comment cela influence le caractère acide de la solution.

Un élève dispose d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration inconnue. Il souhaite neutraliser $20,0\,mL$ de cette solution acide en y ajoutant une solution d'hydroxyde de sodium ($Na^+_{(aq)} + HO^-_{(aq)}$) de concentration $C_b = 0,10\,mol\cdot L^{-1}$. Lors de l'expérience, il observe que le virage au vert de l'indicateur coloré (BBT) se produit précisément après avoir ajouté $15,0\,mL$ de solution basique.

1. Écrire l'équation bilan de la réaction de neutralisation acido-basique entre les ions $H^+_{(aq)}$ et les ions $HO^-_{(aq)}$.
2. Calculer la quantité de matière d'ions $HO^-_{(aq)}$ versée à l'équivalence.
3. En déduire la concentration molaire $C_a$ de la solution d'acide chlorhydrique initiale.