Eau de Javel et acide : un exercice de chimie complet

Le premier exercice du bac 2024 Asie Jour 1, noté sur 9 points, s'appuie sur une situation concrète : un mélange accidentel d'eau de Javel et d'acide chlorhydrique, qui libère du dichlore, un gaz toxique. En seize questions, il mobilise une grande partie du programme de chimie de terminale : réactions acide-base, oxydoréduction, préparation de solutions, titrage pH-métrique et cinétique. C'est un sujet long, qui récompense la régularité plus que l'astuce.

Les passages clés, question par question

Q1 à Q3 : le couple HClO/ClO^-

Le diagramme de prédominance se construit autour de pH = pK_A = 7,5 : l'acide HClO prédomine en dessous, la base ClO^- au-dessus. L'eau de Javel, de pH compris entre 11,5 et 12,5, contient donc surtout des ions hypochlorite. Dans le mélange de pH voisin de 0, le rapport [ClO^-]/[HClO] vaut 10^{pH - pK_A}, environ 3 × 10^-8 : les ions hypochlorite ont presque tous été transformés en acide hypochloreux.

Q4 à Q7 : la formation du dichlore

Il faut écrire les demi-équations des couples Cl₂/Cl^- et HClO/Cl₂ en milieu acide, puis les combiner pour retrouver l'équation donnée. Avec 0,40 mol de HClO, réactif limitant, et une stœchiométrie de 1 pour 1, on obtient 0,40 mol de dichlore, soit 9,6 L avec un volume molaire de 24 L/mol.

Q8 à Q12 : vérifier l'étiquette de l'acide

À partir du titre massique (23 %), de la masse volumique et de la masse molaire, on estime la concentration en ions oxonium à environ 7,1 mol/L. On prépare ensuite une solution diluée 500 fois : 2,0 mL prélevés à la pipette jaugée, complétés à 1,0 L en fiole jaugée. La question ouverte Q12 exploite la courbe de titrage : le maximum de la dérivée donne V_E = 14,0 mL, d'où C_S = 1,4 × 10^-2 mol/L, puis C_a = 7,0 mol/L, en accord avec l'étiquette.

Q13 à Q16 : la dégradation de l'eau de Javel

Le temps de demi-réaction se lit à l'ordonnée C₀/2 = 0,20 mol/L : environ 170 jours à 20 °C, 100 jours à 30 °C et 80 jours à 35 °C. La température est donc un facteur cinétique, ce qui justifie la consigne « à conserver au frais ». La dernière question relie tout l'exercice : après 18 mois, soit environ 540 jours à 20 °C, la concentration en ions hypochlorite n'est plus que d'environ 0,045 mol/L, ce qui limite le volume de dichlore à environ 1 L au lieu de 9,6 L.

Les pièges à éviter

Plusieurs erreurs reviennent sur ce type de sujet. En Q4, on oublie le coefficient 2 devant HClO. En Q6, on divise à tort par 2 parce que Cl₂ contient deux atomes de chlore, alors que seuls les nombres stœchiométriques comptent. En Q8, on garde 23 au lieu de 0,23 pour le titre massique. En Q11, on cite une éprouvette au lieu de la verrerie jaugée. En Q12, on compare la concentration de la solution diluée à l'étiquette en oubliant le facteur 500. En Q13, enfin, on divise l'axe des temps par deux au lieu de diviser la concentration.

Conseils pour réussir

Pour les questions ouvertes, annoncez les étapes de votre démarche : lecture du volume équivalent, relation à l'équivalence, prise en compte de la dilution, comparaison. Une démarche claire rapporte des points même si le calcul n'aboutit pas. Pour les lectures graphiques, tracez les traits de construction et donnez des valeurs lues : un ordre de grandeur suffit pour conclure en Q16. Le corrigé détaillé reprend chaque question avec la méthode, les calculs et les erreurs fréquentes, pour vous entraîner dans les conditions de l'épreuve.