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Dans une solution, l’acide nitrique HNO3 s’ionise complètement pour former une solution acide. Laquelle des équations suivantes traduit-elle l’ionisation de HNO3 ? (A) HNO3 aqueux plus H + aqueux réagissent pour former H2NO3 aqueux. (B) HNO3 aqueux réagit pour former H + aqueux plus NO3- aqueux. (C) HNO3 aqueux réagit pour former NO2 aqueux plus OH- aqueux. (D) HNO3 aqueux réagit pour former HNO2 aqueux plus O- aqueux. (E) Deux HNO3 aqueux réagissent pour former deux H + aqueux plus N2 gazeux plus trois O2 gazeux.
L’énoncé nous indique que lorsque l’acide nitrique s’ionise complètement lorsqu’il forme une solution acide. En jetant un œil aux réponses possibles, on constate que la formule chimique de l’acide nitrique est suivie du symbole d’état aq. Rappelons que aq est le symbole d’état représentant une solution aqueuse. Une solution aqueuse contient un ou plusieurs solutés dissous dans l’eau. Dans ce problème, le soluté est l’acide HNO3.
Quand c’est un acide qui se dissout dans l’eau, on dit que la solution est une solution acide. Certains acides, comme l’acide nitrique, s’ionisent complètement lorsqu’ils se dissolvent dans l’eau. Cela signifie que pendant le processus de dissolution, toutes les molécules de HNO3 se dissocient en ions séparés. Pour faciliter la résolution de ce problème, écrivons équation basique qui représente l’ionisation de HNO3. On sait que l’acide nitrique s’ionise lorsqu’il est dissous dans une solution. Dans une équation chimique d’ionisation, l’eau est généralement incluse comme réactif ou écrite au-dessus de la flèche de réaction. Cependant, dans les réponses proposées, c’est l’utilisation de l’indice aq qui indique que la solution contient de l’eau.
Écrivons donc la formule HNO3 suivie du symbole d’état aq pour représenter le réactif de cette équation d’ionisation. Les produits de l’équation d’ionisation sont les ions dissous. L’un de ces ions, l’ion A, doit porter une charge positive, tandis que l’autre, l’ion B, aura une charge négative. Alors, quels ions seraient-ils produits par HNO3 lors de sa dissolution dans l’eau ? Selon la théorie d’Arrhénius, un acide est une substance qui produit des ions H+ ou augmente leur quantité lorsqu’il est dissous dans l’eau. Et selon la théorie de Brønsted–Lowry, un acide est un donneur d’ions H+ lors d’une réaction chimique.
Si on écrit une équation pour l’ionisation de HNO3 selon la définition d’Arrhénius, l’un des ions produits est l’ion H+. Selon la théorie de Brønsted–Lowry, c’est l’ion H3O+ qui sera produit. D’après cette théorie, une molécule d’acide nitrique donne un ion hydrogène à une molécule d’eau, formant l’ion H3O+.
Lors de l’analyse des réponses proposées, on remarque qu’aucune ne propose l’eau comme réactif ou H3O+ comme produit. Utilisons donc la première équation écrite pour nous aider à déterminer la bonne réponse.
Commençons par examiner la réponse (A). Dans cette équation, l’acide nitrique réagit avec un ion H+. Cependant, on sait que pendant le processus d’ionisation, un acide produit des ions H+. On remarque aussi qu’aucun ion n’apparaît du côté droit de l’équation. H2NO3 ne porte pas de charge, c’est une molécule neutre. Pour ces raisons, on peut éliminer la réponse (A).
Maintenant, intéressons-nous aux réponses (C) et (D). Dans la proposition (C), les produits sont NO2, une molécule neutre et l’ion OH-. On forme ici l’ion OH− au lieu de l’ion H+ et c’est le seul ion formé, la réponse (C) n’est donc pas la bonne réponse. Dans la réponse (D), les produits formés sont HNO2, une molécule neutre et l’ion O-. Tout comme la réponse (C), l’équation n’inclut pas H+ comme produit, et ne montre pas la formation de deux ions au cours du processus d’ionisation. On peut alors éliminer le choix (D).
Cela ne nous laisse que les réponses (B) et (E). Ces deux choix proposent l’ion H+ en tant que produit. Dans la réponse (B), le deuxième produit est un ion. Et dans la réponse (E), il y a deux produits supplémentaires, l’azote gazeux et l’oxygène gazeux, qui sont tous deux des molécules neutres. On sait que lors de l’ionisation d’un acide, l’un des ions formés est H+, et le second est un ion avec une charge négative. Bien que dans la réponse (E) l’ion H+ soit un des produits, on ne trouve pas l’ion négatif qui doit aussi se former. Pour cette raison, on peut éliminer la proposition (E).
Lorsqu’une molécule d’acide nitrique se dissocie en ions séparés, l’un des ions est H+ ou ion hydrogène, et l’autre est NO3- ou ion nitrate. La réponse (B) propose bien ces deux ions comme produits et est donc l’équation correcte traduisant l’ionisation de HNO3.
