L’acide formique pour stocker le dihydrogène (2)

Dans cette vidéo, Théobald de Cidéo explique une méthode conductimétrique utilisée pour contrôler la teneur en acide formique d'une solution aqueuse. L'exercice est issu du baccalauréat de l'année dernière. Dans la première partie, il est mentionné que l'acide formique est une bonne solution pour stocker le dihydrogène. L'objectif ici est de contrôler la concentration en acide formique d'une solution préparée par des chercheurs de l'Université de Reuss. Ils ont dilué 100 fois une solution S0 d'acide formique pour obtenir une solution S1 de concentration C1. Un volume V1 de cette solution est prélevé pour mesurer sa conductivité. Selon l'équation de réaction de l'acide formique avec l'eau, seuls les ions oxonium (H3O+) et les ions formiate (HCO-) contribuent à la conductivité. La conductivité sigma de la solution peut donc être exprimée en fonction des concentrations et des conductivités molaires ioniques de ces ions. On obtient ainsi la formule suivante : sigma = [H3O+] * lambda(H3O+) + [HCO-] * lambda(HCO-). En déduisant une relation entre sigma, lambda(H3O+), lambda(HCO-) et V1, ainsi qu'en utilisant la formule d'avancement de la réaction, on peut montrer que l'avancement en fin de réaction a pour valeur XF = 3,56 * 10^-3 mol. La mesure de la conductivité de la solution S1 donne une valeur de 144 mS/m. En utilisant la formule précédente pour isoler XF, on obtient XF = sigma / (V1 * lambda(H3O+) + V1 * lambda(HCO-)). La constante d'équilibre Ka peut être écrite en fonction de XF grâce à la formule: Ka = (XF/V1)^2 * (1/C*). La concentration standard C* est de 1,00 mol/L. En isolant C1 dans cette équation, on obtient C1 = (XF^2/V1^2) * (1/(C* * Ka)). En utilisant les valeurs numériques disponibles, on trouve que C1 = 7,16 * 10^-2 mol/L. Pour déterminer la concentration de la solution mère (S0), on observe qu'elle est diluée 100 fois pour obtenir S1. Ainsi, C0 = 100 * C1. On trouve donc que C0 = 7,16 mol/L. Enfin, on compare qualitativement cette concentration à la teneur en acide formique mentionnée dans l'article du document 2. L'article mentionne une solution aqueuse contenant 30% en masse d'acide formique, soit 7,0 mol/L. Les résultats obtenus sont donc en accord avec ceux mentionnés dans le document 2. Cet exercice est ainsi résumé de manière SEO friendly en mettant en avant les principaux concepts abordés tels que la conductivité, l'avancement de réaction, les concentrations et les constantes d'équilibre.