Un exercice d'acide-base court et progressif

L'exercice 2 du bac Métropole Septembre 2026 Jour 1 vaut 4 points, soit environ 40 minutes. Il étudie l'acide méthanoïque en solution et se termine sur la loi de dilution d'Ostwald : en solution très diluée, un acide faible se comporte comme un acide fort. Les questions mêlent chimie des solutions, un peu de pratique expérimentale, un programme Python et la lecture d'un graphique.

Préparer la solution

Question 1 : le groupe caractéristique

Il faut entourer le groupe carboxyle −COOH. L'erreur fréquente consiste à n'entourer que C=O (groupe carbonyle) ou que −OH (groupe hydroxyle) : le groupe carboxyle réunit les deux sur le même atome de carbone.

Question 2 : choisir la verrerie

Le facteur de dilution vaut F = C₀/C = 5,0. On teste chaque fiole : avec 50 mL, il faut prélever 10 mL, ce que permet une pipette jaugée disponible ; avec 200 mL, il faudrait 40 mL, impossible en un seul prélèvement. La bonne réponse est donc pipette jaugée de 10 mL et fiole jaugée de 50 mL.

Constante d'acidité et pH

Question 3 : diagramme de prédominance

Le pH de S1 vaut 2,70, inférieur au pK_A de 3,8 : l'acide HCOOH prédomine, il n'est donc pas totalement dissocié. Le corrigé propose une vérification utile : une dissociation totale donnerait un pH de 1,4.

Questions 4 et 5 : exprimer K_A

K_A est sans unité : un seul c° apparaît, au dénominateur. En utilisant [HCOO^-] = [H₃O⁺] et la conservation de la matière, on obtient K_A = [H₃O⁺]²/((C − [H₃O⁺])c°). En développant, on doit retrouver l'équation (1) de l'énoncé : c'est un contrôle simple de sa réponse.

Question 6 : compléter le programme Python

Par identification avec ax² + bx + c = 0, on écrit a = 1, b = Ka*c0 et c = -Ka*C*c0. Deux pièges : oublier le signe moins, et ne pas reprendre exactement les noms de variables du programme, majuscules comprises.

Question 7 : pH théorique et accord

Seule la racine positive convient, d'où [H₃O⁺] = 2,44 × 10^-3 mol·L^-1 et un pH théorique de 2,61. Le quotient |2,70 − 2,61|/0,05 vaut 1,8, inférieur à 2 : la mesure est en accord avec la valeur théorique. Il faut écrire le critère, car le quotient seul ne conclut pas.

Choisir un modèle

Question 8 : acide fort ou acide faible

Les points expérimentaux suivent la courbe de l'acide faible et s'éloignent de la droite de l'acide fort pour les solutions concentrées. Pour S1, on compare 2,70 (mesure), 2,61 (acide faible) et 1,4 (acide fort). Une lecture chiffrée renforce la justification.

Question 9 : la loi d'Ostwald

Une solution très diluée correspond à −log C grand, donc à la droite du graphique. Vers −log C ≈ 5, les deux courbes se confondent : les deux modèles donnent le même pH, la loi est confirmée. L'interprétation est simple : plus l'acide est dilué, plus il est dissocié.

Conseils

Cet exercice récompense la rigueur plus que la virtuosité. Écrivez chaque critère, justifiez chaque choix de verrerie et vérifiez vos expressions par un calcul de contrôle.