Méthode

1 Identifier une solution acide, neutre ou basique

On dispose d'une solution diluée de vinaigre blanc de concentration en ions oxonium [H₃O⁺] = 5,0 × 10⁻³ mol · L⁻¹ et d'une solution d'eau de javel de pH = 10,9 à 25 °C.

Déterminer si chacune des deux solutions est acide, neutre ou basique.

Solution

pH = $-\frac{\log \left(\left[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}\right]\right)}{c^0}=-\frac{\log \left(\mathrm{5,0}\times {10}^{-3}\right)}{\mathrm{1,0}}$ = 2,3.

La solution diluée de vinaigre est acide (pH = 2,3  7) tandis que la solution diluée d'eau de javel est basique (pH = 10,9 > 7).

2 Déterminer l'incertitude sur la concentration en ion H₃O⁺

Le pH d'une solution aqueuse S, mesuré avec un pH-mètre, est pH = 8,90 ± 0,05.

a. Déterminer un encadrement de la concentration en ions H₃O⁺ avec 3 chiffres significatifs. À partir de cet encadrement, déterminer la valeur de l'incertitude U([H₃O⁺]).

b. Calculer l'incertitude relative et donner la concentration en ions H₃O⁺ sous la forme :

[H₃O⁺] ± U([H₃O⁺]).

Solution

a. 8,85  pH  8,95 et [H₃O⁺] = c⁰ × 10^−pH

d'où 1,12 × 10⁻⁹  [H₃O⁺] 1,41 × 10⁻⁹ mol · L⁻¹.

U([H₃O⁺]) = $\frac{\mathrm{1,41}\times {10}^{-9}-\mathrm{1,12}\times {10}^{-9}}{2}$ = 0,15 × 10⁻⁹ mol · L⁻¹

et [H₃O⁺] = 1,0 × 10^−8,90 = 1,26 × 10⁻⁹ mol · L⁻¹.

b.$\frac{U\left(\left[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}\right]\right)}{\left[{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}\right]}=\frac{\mathrm{0,15}\times {10}^{-9}}{\mathrm{1,26}\times {10}^{-9}}=\mathrm{0,118}=12\text{\%}$

donc [H₃O⁺] = (1,3 ± 0,2) × 10⁻⁹ mol · L⁻¹.

L'incertitude relative est supérieure à 10 %, donc la concentration [H₃O⁺] doit être exprimée avec deux chiffres significatifs. Par conséquent U([H₃O⁺]) est arrondi à 0,2 × 10⁻⁹ mol · L⁻¹.