Oui
Acide-base
Équilibre et sens d'évolution
Sujet Bac Corrigé - pH de l'eau distillée - Bac S Antilles-Guyane 2009 (ancien programme) - Ex 3 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2009
Bac S (ancien programme)
💧 Troisième exercice du bac S 2009 Antilles-Guyane (4 points) : pourquoi le pH d'une eau distillée laissée à l'air descend-il à 5,7 ? Sujet officiel et corrigé détaillé gratuits, en PDF.
- Eau pure : autoprotolyse, produit ionique et pH à 25 °C.
- Dioxyde de carbone dissous : couples acide-base, constante d'acidité, diagramme de prédominance et tableau d'avancement.
- Atmosphère : pression partielle du CO2 et concentration du gaz dissous.
Chaque réponse est rédigée comme sur une copie, avec les pièges et les méthodes en marge.
✅ Correction
🫣
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L'eau distillée et son pH : pourquoi le pH baisse à l'air libre
Cet exercice de chimie de 4 points, prévu pour environ 52 minutes, part d'une observation simple : une eau fraîchement distillée laissée à l'air voit son pH diminuer jusqu'à 5,7. Le sujet en donne l'explication pas à pas, en mobilisant l'autoprotolyse de l'eau, les couples acide-base, le diagramme de prédominance, le tableau d'avancement et enfin l'influence de la composition de l'atmosphère.
Partie 1 : le pH de l'eau pure
On écrit d'abord l'équation d'autoprotolyse, 2 H2O = H3O+ + HO-, puis la constante d'équilibre associée, appelée produit ionique de l'eau. L'eau, solvant, n'apparaît pas dans son expression. Avec des concentrations de 1,0 x 10-7 mol.L-1, on obtient Ke = 1,0 x 10-14 et un pH de 7,0 à 25 °C. Le corrigé rappelle que cette valeur de 7 n'est valable qu'à cette température.
Partie 2 : l'eau distillée au contact de l'air
Le dioxyde de carbone dissous réagit avec l'eau : on identifie les couples CO2,H2O / HCO3- et H3O+ / H2O, on écrit KA, puis on démontre la relation pH = pKA + log([HCO3-]/[CO2,H2O]) en prenant l'opposé du logarithme. Pour pH = 5,7 et pKA = 6,4, le quotient vaut 10-0,7, soit 0,20 : c'est la forme CO2,H2O qui prédomine. Le diagramme de prédominance, avec sa frontière à pH = 6,4, confirme ce résultat.
Le tableau d'avancement, complété en fonction de c et de V, montre qu'à l'équilibre les ions HCO3- et H3O+ ont la même concentration, 10-5,7 = 2,0 x 10-6 mol.L-1, à condition de négliger l'autoprotolyse. L'expression de KA donne alors [CO2,H2O] = 1,0 x 10-5 mol.L-1, et la conservation de la matière conduit à c = 1,2 x 10-5 mol.L-1.
Partie 3 : la composition de l'atmosphère
Avec 0,038 % de CO2 et une pression de 1,013 x 105 Pa, la pression partielle vaut 38 Pa ; il ne faut pas oublier de diviser le pourcentage par 100. La loi de proportionnalité fournie donne une concentration de 1,3 x 10-5 mol.L-1. La comparaison avec la valeur obtenue à la question 2.6.3, plus faible, permet de conclure sans calcul que l'air du laboratoire contient un pourcentage de CO2 plus petit que 0,038 %.
Conseils pour réussir
Placez toujours la base au numérateur du quotient, maîtrisez le passage entre logarithme et puissance de 10, et justifiez chaque approximation. Cet exercice est un très bon entraînement sur les équilibres acido-basiques en solution très diluée.