Modéliser des transformations acide-base

1. Définir un acide et une base selon Brønsted.
2. Qu'est-ce qu'un couple acide-base ? Donner sa demi-équation générale.
3. Définir une espèce amphotère et donner deux exemples.
4. Pourquoi certains atomes d'hydrogène peuvent-ils être cédés, et d'autres non ?

Pour chacune des espèces suivantes, indiquer si elle peut jouer le rôle d'acide, de base, ou les deux (amphotère). Justifier.

1. $\text{HCl}$
2. $\text{HO}^{-}$
3. $\text{H}_2\text{O}$
4. $\text{HCO}_3^{-}$
5. $\text{CH}_3\text{NH}_2$

Donner la formule de la base conjuguée des acides suivants :

1. $\text{HF}$
2. $\text{HNO}_2$
3. $\text{HCOOH}$ (acide méthanoïque)
4. $\text{C}_6\text{H}_5-\text{COOH}$ (acide benzoïque)
5. $\text{H}_2\text{S}$

On verse de l'acide éthanoïque $\text{CH}_3\text{COOH}$ dans une solution aqueuse d'ammoniac $\text{NH}_3$. Une réaction acide-base se produit.

1. Identifier les deux couples acide-base mis en jeu.
2. Écrire les deux demi-équations dans le bon sens.
3. En déduire l'équation de la réaction acide-base.
4. Vérifier que l'équation est équilibrée en atomes et en charges.

On considère les trois équations de réaction suivantes :

1. $$\text{HCOOH}_{(aq)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \;\rightleftharpoons\; \text{HCOO}^{-}_{(aq)} + \text{H}_3\text{O}^{+}_{(aq)}$$
2. $$\text{Cu}^{2+}_{(aq)} + 2\,\text{HO}^{-}_{(aq)} \;\longrightarrow\; \text{Cu(OH)}_{2(s)}$$
3. $$\text{NH}_3{}_{(aq)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)} \;\rightleftharpoons\; \text{NH}_4^{+}{}_{(aq)} + \text{HO}^{-}_{(aq)}$$

Pour chacune, indiquer s'il s'agit d'une réaction acide-base. Si oui, identifier les deux couples mis en jeu et l'espèce qui cède le H⁺.

Sous l'effet de l'activité humaine, la concentration en CO₂ dans l'atmosphère augmente. Une partie de ce CO₂ se dissout dans les océans et y forme de l'acide carbonique H₂CO₃. Cet acide carbonique attaque ensuite les coquilles des coquillages et les coraux, qui sont constitués de carbonate de calcium CaCO₃ contenant l'ion carbonate CO₃²⁻.

Données, couples acide-base :

• $\text{H}_2\text{CO}_3/\text{HCO}_3^{-}$
• $\text{HCO}_3^{-}/\text{CO}_3^{2-}$

1. Écrire la demi-équation montrant le caractère acide de H₂CO₃.
2. Écrire la demi-équation montrant le caractère basique de l'ion CO₃²⁻.
3. En déduire l'équation de la réaction acide-base entre H₂CO₃ et CO₃²⁻.
4. Donner la nature (acide, base, amphotère) de l'ion HCO₃⁻ dans cette réaction. Justifier.
5. Expliquer en quelques lignes pourquoi l'augmentation du CO₂ atmosphérique fragilise les coquillages.

D'après bac, Asie 2022, extrait limité à la modélisation acide-base.

Pour permettre aux enfants de découvrir les sciences, certains sites internet proposent de dissoudre une coquille d'œuf dans du vinaigre blanc. La coquille est constituée à 95 % de carbonate de calcium CaCO₃, qui contient l'ion carbonate CO₃²⁻. Le vinaigre blanc est une solution aqueuse d'acide éthanoïque CH₃COOH.

Lorsque l'on plonge un œuf dans le vinaigre, on observe la formation de petites bulles à la surface de la coquille, puis la disparition progressive de cette dernière.

Données, couples acide-base :

• $\text{CH}_3\text{COOH}/\text{CH}_3\text{COO}^{-}$
• $\text{HCO}_3^{-}/\text{CO}_3^{2-}$
• $\text{H}_2\text{CO}_3/\text{HCO}_3^{-}$
• L'acide carbonique H₂CO₃ est instable : il se décompose en CO₂ et H₂O.

1. Représenter le schéma de Lewis de l'acide éthanoïque CH₃COOH. Identifier l'atome H acide et justifier pourquoi il peut être cédé.
2. Écrire la demi-équation acide-base de l'acide éthanoïque.
3. Écrire l'équation de la réaction acide-base entre l'acide éthanoïque et l'ion carbonate CO₃²⁻ contenu dans la coquille.
4. L'ion HCO₃⁻ produit peut à son tour réagir avec l'acide éthanoïque. Écrire l'équation de cette deuxième réaction.
5. Expliquer la formation de bulles observée à la surface de la coquille (donnée sur la décomposition de H₂CO₃).