Application du critère d'évolution spontanée à une réaction acido-basique
Quelles sont alors les étapes à suivre ?
CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+ ; de constante de réaction K = 1,8.10-5.
Remarque : Pour cet équilibre, K correspond à la constante d'acidité du couple : CH3COOH / CH3COO-

Lors de la mise en solution de l'acide éthanoïque, les ions éthanoate ne sont pas encore présents donc : [CH3COO-]i = 0. Ainsi, Qr,i = 0.
• Qr,i = 0

[CH3COO-]éq = [H3O+]éq= 10-pH = 10-3,1 = 7,9 . 10-4 mol.L-1.
[CH3COOH]éq = Ci - 10-pH = 3,5.10-2 - 10-3,1 = 3,4.10-2 mol.L-1.
Remarque : on peut vérifier que :

m = 1,36 g d'éthanoate de sodium trihydraté, de masse molaire M = 136 g.mol-1.

Par rapport à l'équilibre précédent :
[CH3-COOH]'i = [CH3-COOH]éq = 3,4.10-2 mol.L-1
[H3O+]'i= [H3O+]éq = 7,9. 10-4 mol.L-1
[CH3-COO-]'i = [CH3-COO-]éq + n / V = [CH3-COO-]éq + m / (M x V) ;

Ainsi,

• Q'r,i = 9.5.10-4

• un volume Va = 10 mL d'acide éthanoïque, de concentration Ca = 1,00.10-2 mol.L-1;
• un volume Vb = 1,0 mL d'éthanoate de sodium, de concentration Cb = 1,00.10-2 mol.L-1;
• un volume Vc = 10 mL d'acide méthanoïque, de concentration Cc = 1,00.10-2 mol.L-1;
• un volume Vd = 10 mL de méthanoate de sodium, de concentration Cd = 1,00.10-2 mol.L-1.
On complète avec de l'eau pour obtenir un volume total VT = 50,0 mL.
HCOOH + CH3COO- = HCOO- + CH3COOH ; de constante de réaction K.
• Données des constantes d'acidité des couples mis en jeu :
HCOOH / HCOO- : Ka1 = 1,8.10-4.
CH3COOH / CH3COO- : Ka2 = 1,8.10-5.
• Expression de K :


On reconnaît :

et

D'où,


Avec dans le mélange :




Ainsi,

• Qr,i = 10 = K : le système n'évolue donc pas, il est déjà à l'équilibre dans ce cas.
Pour déterminer le sens d'évolution spontanée d'un système acido–basique hors équilibre, les étapes à suivre sont les suivantes :
- écrire l'équation de la réaction acido–basique partielle mise en jeu ;
- déterminer sa constante de réaction K grâce aux Ka des couples acido–basiques mis en jeu ;
- calculer le quotient de réaction du système Qr,i dans l'état initial ;
- comparer les valeurs de Qr,i et de K et appliquer le critère d'évolution spontanée.

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