Corrigé CCINP 2026 Physique-chimie MPI — Partie IV.2 (Q13 à Q14) : Pluies acides : le diacide carbonique et le pH de l'eau de pluie

Sujet officiel du concours CCINP, session 2026, épreuve Physique-chimie MPI. Corrigé rédigé par Ibrahim Alame.

Énoncé

Le dioxyde de carbone dissous se comporte comme un diacide faible noté $H X_{2} CO X_{3}$ (pour $CO X_{2} (aq), H X_{2} O$ ) ; activités des solutés assimilées à leurs concentrations en $mol \cdot L^{- 1}$ ; $K_{e} = 1 0^{- 14}$ à $2 5^{\circ} C$ . La figure 4 donne, en fonction du pH, les pourcentages des trois espèces acido-basiques, courbes (1), (2), (3).

{ Figure 4 — Distribution des espèces acido-basiques ( $CO X_{2} (aq), H X_{2} O$ , $HCO X_{3} X^{-}$ , $CO X_{3} X^{2 -}$ ) issues de la dissolution de $CO X_{2} (g)$ dans l'eau, en fonction du pH.}

Q13. a) Écrire les deux équilibres acido-basiques du diacide et leurs quotients réactionnels. b) Attribuer les courbes (1), (2), (3). c) Déterminer $K_{a 1}$ et $K_{a 2}$ .
Q14. L'eau de pluie en équilibre avec le $CO X_{2}$ de l'air a une concentration $c = [CO X_{2} (aq), H X_{2} O] = 1, 0 \times 1 0^{- 5} mol \cdot L^{- 1}$ , constante à $T$ et $P$ fixées : établir son pH à $2 5^{\circ} C$ et calculer toutes les concentrations.

Corrigé

Q13. a) Les deux acidités successives, avec $c^{\circ} = 1 mol \cdot L^{- 1}$ et l'activité de l'eau (solvant) égale à 1 :

$H X_{2} CO X_{3} + H X_{2} O = HCO X_{3} X^{-} + H X_{3} O X^{+} Q_{1} = \frac{[ HCO X _{3} X ^{-} ] [ H X _{3} O X ^{+} ]}{[ H X _{2} CO X _{3} ] c ^{\circ}},$

$HCO X_{3} X^{-} + H X_{2} O = CO X_{3} X^{2 -} + H X_{3} O X^{+} Q_{2} = \frac{[ CO X _{3} X ^{2 -} ] [ H X _{3} O X ^{+} ]}{[ HCO X _{3} X ^{-} ] c ^{\circ}} .$

À l'équilibre, $Q_{1} = K_{a 1}$ et $Q_{2} = K_{a 2}$ .

b) Plus le pH est faible, plus l'espèce prédominante est protonée. La courbe (1), majoritaire aux faibles pH, est celle de $H X_{2} CO X_{3}$ ; la courbe (2), majoritaire aux pH intermédiaires, celle de l'ampholyte $HCO X_{3} X^{-}$ ; la courbe (3), majoritaire aux pH élevés, celle de $CO X_{3} X^{2 -}$ .

c) D'après la relation $pH = p K_{a 1} + lo g_{10} \frac{[ HCO X _{3} X ^{-} ]}{[ H X _{2} CO X _{3} ]}$ , les courbes (1) et (2) se coupent (à $50%$ chacune) en $pH = p K_{a 1}$ ; de même (2) et (3) se coupent en $pH = p K_{a 2}$ . (Les deux acidités sont assez éloignées pour que la troisième espèce soit négligeable à chaque intersection.) La lecture de la figure 4 donne

100 % gratuit

La suite du corrigé est sur Adloun

Le corrigé rédigé en entier, question par question, et le tuteur pour poser des questions sur ce sujet.

Voir le corrigé complet, gratuitement

Inscription gratuite en 30 secondes (e-mail, nom d'utilisateur, mot de passe, classe ou profil), sans carte bancaire : arrivée directe sur le corrigé.

Toutes les parties de l'épreuve

Corrigé complet gratuit →