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 pKA 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 KA
KA est sans unité : un seul c° apparaît, au dénominateur. En utilisant [HCOO-] = [H3O+] et la conservation de la matière, on obtient KA = [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.