Les Réactions Acido-Basiques

Les Réactions Acido-Basiques

Comprendre Les Réactions Acido-Basiques

Anna, une élève de 3ème, doit réaliser une expérience en classe de chimie pour comprendre les réactions acido-basiques.

Elle décide d’utiliser un jus de citron (acide citrique) et du bicarbonate de soude (hydrogénocarbonate de sodium) pour créer une réaction effervescente.

Anna sait que cette réaction libère du dioxyde de carbone (CO₂), de l’eau (H₂O), et du citrate de sodium (Na₃C₆H₅O₇).

Elle souhaite déterminer la quantité de dioxyde de carbone produite lorsqu’elle mélange une certaine quantité de jus de citron avec du bicarbonate de soude.

Données :

  • La réaction chimique entre l’acide citrique (C₆H₈O₇) et l’hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO₃) est la suivante :

\( \text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7 + 3 \text{NaHCO}_3 \rightarrow \text{Na}_3\text{C}_6\text{H}_5\text{O}_7 + 3 \text{CO}_2 + 3 \text{H}_2\text{O} \)

  • On considère que le jus de citron contient 5% en masse d’acide citrique.
  • Anna utilise 100 mL de jus de citron (densité du jus de citron = 1,025 g/mL).
  • Elle ajoute 5,0 g de bicarbonate de soude.

Questions :

1. Calcul de la Masse d’Acide Citrique : Calculez la masse d’acide citrique contenue dans les 100 mL de jus de citron.

2. Calcul de la Quantité de Matière d’Acide Citrique : Déterminez la quantité de matière d’acide citrique contenue dans les 100 mL de jus de citron. (Masse molaire de l’acide citrique : M(C₆H₈O₇) = 192 g/mol)

3. Calcul de la Quantité de Matière d’Hydrogénocarbonate de Sodium : Déterminez la quantité de matière d’hydrogénocarbonate de sodium ajoutée par Anna. (Masse molaire de NaHCO₃ = 84 g/mol)

4. Détermination du Réactif Limiteur : Identifiez le réactif limitant entre l’acide citrique et l’hydrogénocarbonate de sodium.

5. Calcul de la Quantité de Dioxyde de Carbone Produite : Calculez la quantité de dioxyde de carbone produite lors de la réaction.

6. Vérification de la Complétude de la Réaction : Estimez si la quantité d’acide citrique ou de bicarbonate de soude restante après la réaction est nulle. Justifiez votre réponse.

Correction : Les Réactions Acido-Basiques

1. Calcul de la Masse d’Acide Citrique

La densité du jus de citron étant de 1,025 g/mL, pour 100 mL :

  • Masse du jus de citron:

\[ = 100 \, \text{mL} \times 1,025 \, \text{g/mL} \] \[ = 102,5 \, \text{g} \]

La concentration en masse d’acide citrique est de 5% :

  • Masse d’acide citrique:

\[ = 0{,}05 \times 102{,}5 \, \text{g} \] \[ = 5{,}125 \, \text{g} \]

2. Calcul de la Quantité de Matière d’Acide Citrique

\[ n(\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7) = \frac{5{,}125 \, \text{g}}{192 \, \text{g/mol}} \] \[ n(\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_7) \approx 0{,}0267 \, \text{mol} \]

3. Calcul de la Quantité de Matière d’Hydrogénocarbonate de Sodium

\[ n(\text{NaHCO}_3) = \frac{5{,}0 \, \text{g}}{84 \, \text{g/mol}} \] \[ n(\text{NaHCO}_3) \approx 0{,}0595 \, \text{mol} \]

4. Détermination du Réactif Limiteur

La réaction indique que 1 mol d’acide citrique réagit avec 3 mol d’hydrogénocarbonate de sodium.

\[ \text{Besoin en NaHCO}_3 = 0{,}0267 \, \text{mol} \times 3 \] \[ \text{Besoin en NaHCO}_3 = 0{,}0801 \, \text{mol} \]

Comme Anna n’a que 0{,}0595 mol de NaHCO\(_3\), le bicarbonate de soude est le réactif limitant.

5. Calcul de la Quantité de Dioxyde de Carbone Produite

Selon la stœchiométrie de la réaction, 3 mol de NaHCO\(_3\) produisent 3 mol de CO\(_2\).

\[ n(\text{CO}_2) = n(\text{NaHCO}_3) = 0{,}0595 \, \text{mol} \]

6. Vérification de la Complétude de la Réaction

  • Quantité d’acide citrique restante:

\[ = 0{,}0267 \, \text{mol} – \left( \frac{0{,}0595 \, \text{mol}}{3} \right) \] \[ = 0{,}0267 \, \text{mol} – 0{,}0198 \, \text{mol} \] \[ = 0{,}0069 \, \text{mol} \]

Il reste 0{,}0069 mol d’acide citrique après la réaction, donc l’acide citrique n’est pas totalement consommé. Le bicarbonate de soude est complètement consommé.

Conclusion:

Anna a déterminé que la réaction entre le jus de citron et le bicarbonate de soude produit 0{,}0595 mol de dioxyde de carbone.

Le réactif limitant est le bicarbonate de soude, et il reste une petite quantité d’acide citrique après la réaction.

Les Réactions Acido-Basiques

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