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Une solution étalon de H2SO4 à 0,25 molaire est utilisée pour déterminer la
concentration d’une solution de LiOH de 220 millilitres. L’addition de 143 millilitres de H2SO4 a entraîné une neutralisation complète. Quelle est la concentration de la solution de LiOH ? Donnez votre réponse en « millimolaires » (mM).
Rappelons que dans une réaction de neutralisation, un acide réagit avec une base pour
produire un sel et de l’eau. Examinons la question et identifions chaque composant de la réaction. H2SO4, l’acide sulfurique, est l’acide. Et LiOH, l’hydroxyde de lithium, est la base. Ils réagissent pour produire de l’eau, de formule chimique H2O, et un sel. L’eau a été formée par combinaison de l’hydrogène de l’acide avec l’hydroxyde de la
base. Cela signifie que le sel doit être formé à partir de la combinaison du sulfate de
l’acide et du lithium de la base.
Notez que dans la formule de l’acide sulfurique il y a deux ions hydrogène pour
chaque ion sulfate. L’hydrogène et le lithium se trouvent dans le même groupe du tableau périodique et
forment des liaisons similaires. Cela signifie que lorsque l’on écrira la formule du sel, il faudra écrire deux ions
lithium pour chaque ion sulfate. Nous avons identifié toutes les espèces de cette réaction. Cependant, nous devons toujours nous assurer que l’équation est équilibrée. Il faut placer un coefficient deux devant l’hydroxyde de lithium et devant l’eau. L’équation est maintenant équilibrée et on peut continuer à répondre à la
question.
Une solution standard - c’est-à-dire une solution de concentration connue - a été
utilisée pour déterminer la concentration d’une autre solution. On effectue souvent ceci grâce à une expérience de titrage. A ce titre, rappelons-nous l’équation clé pour résoudre les problèmes de titrage. 𝑛 est égal à 𝑐𝑣, où 𝑛 représente la quantité en moles, 𝑐 la concentration en
moles par litre et 𝑣 le volume en litres. On peut dresser un tableau pour faire correspondre les valeurs données dans l’énoncé
avec les variables de cette équation. On notera également le facteur stœchiométrique de l’acide et de la base.
Une solution étalon d’acide sulfurique à 0,25 molaire (M) a été utilisée. C’est la concentration de l’acide sulfurique. On sait que la molarité et le nombre de moles par litre sont des unités
équivalentes. La solution d’acide sulfurique a été ajoutée à 220 millilitres de solution
d’hydroxyde de lithium. Le volume est donné en millilitres mais doit être converti en litres pour que les
litres dans l’unité de concentration s’annulent lors de la résolution de notre
équation. Rappelons que 1 000 millilitres sont égaux à un litre. Pour convertir le volume en litres, il suffit de prendre les 220 millilitres et de
les multiplier par un litre sur 1 000 millilitres. On obtient un volume de 0,22 litre. Le volume d’acide sulfurique utilisé dans l’expérience est de 143 millilitres.
Encore une fois, il faut convertir les 143 millilitres en les multipliant par un
litre sur 1000 millilitres. On obtient un volume de 0,143 litre. On nous demande de déterminer la concentration de l’hydroxyde de lithium. Nous pouvons placer un point d’interrogation dans la case appropriée du tableau. Maintenant que les valeurs données ont été rentrées dans le tableau, nous sommes
prêts à résoudre le problème. On peut remplacer la concentration et le volume d’acide sulfurique dans l’équation
clé pour déterminer que le nombre de moles d’acide sulfurique est égal à
0,03575.
Maintenant que nous connaissons le nombre de moles d’acide utilisées, on peut
déterminer le nombre de moles de base consommées. En regardant les coefficients de l’équation chimique équilibrée, on constate que le
rapport molaire entre l’acide sulfurique et l’hydroxyde de lithium est de un pour
deux. Comme le rapport molaire n’est pas de un pour un, on doit effectuer un calcul pour
convertir les moles d’acide sulfurique en moles d’hydroxyde de lithium. Commençons le calcul avec les moles d’acide sulfurique. On multiplie par le rapport molaire écrit sous forme de fraction, avec les moles
d’acide sulfurique au dénominateur pour que les unités s’annulent. On effectue le calcul et on détermine que le nombre de moles d’hydroxyde de lithium
est de 0,0715.
Ensuite, nous pouvons réarranger l’équation clé pour déterminer la concentration en
hydroxyde de lithium. On peut remplacer la quantité et le volume d’hydroxyde de lithium et déterminer une
concentration d’hydroxyde de lithium de 0,325 molaire (M). Cependant, on nous demande de donner notre réponse en millimolaires (mM). 1 000 millimolaires (mM) sont égales à une molaire (M). On peut prendre notre concentration en molaire (M) et la multiplier par 1 000
millimolaires (mM) sur une molaire (M). Cela nous donne une concentration finale d’hydroxyde de lithium de 325 millimolaires
(mM).
