Acide–base–dosage sujet 1








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ACIDE–BASE–DOSAGE sujet 1

Nov 2014 TS Devoir de physique–chimie n°2 (1 h) NOM : ……………………………

Faire des phrases pour répondre – Les exercices A et B sont indépendants et peuvent être traités séparément.

Chimie : DOSAGES /20,0 CALCULATRICE AUTORISEE

Exercice A : QCM et divers /9,0

Les réponses aux questions à choix multiples (QCM) sont à justifier par un calcul, schéma, autre, etc … Toute réponse donnée sans justification est comptée fausse.

On considère un dosage par titrage pH–métrique d'une solution titrée S1 par une solution titrante S2

dont le graphique pH = f(V) est donné en ANNEXE


Indicateur

Couleur de la forme acide

Zone de virage

Couleur de la forme basique

Hélianthine

rouge

2,4 – 4,4

jaune

Rouge de méthyle

rouge

4,0 –6,0

jaune

Phénolphtaléine

incolore

8,0 – 10,0

rose
Données :

A.1. Qu'est–ce qu'un dosage ?

A.2. Faire un schéma du titrage en indiquant précisément l'emplacement du réactif titrée et du réactif titrant.

A.3. Déterminer s'il s'agit d'un titrage :

A.3.a. d'une base forte par un acide fort

A.3.b. d'un acide fort par une base forte

A.3.c. d'une base faible par un acide fort

A.3.d. d'un acide faible par une base forte

A.4. Déterminer graphiquement le point d'équivalence sur l'ANNEXE 1. En déduire les coordonnées du point d'équivalence.

A.5. Donner la définition de l'équivalence.

A.6. Parmi les quantités suivantes, quelle relation existe à l'équivalence (nEQ sont les quantités de matière présentes à l'équivalence) ?

n0(réactif titré)

n0(réactif titrant)

nEQ(réactif titrant)

nEQ(réactif titré)

nversé(réactif titrant)

nversé(réactif titrée)

A.7. L'indicateur coloré le plus adapté à un dosage colorimétrique est

A.7.a. L'hélianthine

A.7.b. Le rouge de méthyle

A.7.c. La phénolphtaléine

A.8. Dans un titrage colorimétrique avec les mêmes solutions S1 et S2 et avec le bon indicateur coloré, la couleur à l'équivalence passe :

A.8.a. De l'incolore au rose

A.8.b. Du rose à l'incolore

A.8.c. Du rouge au jaune,

A.8.d. Du jaune au rouge



Exercice B : Dosage d'un vinaigre alimentaire /11,0

Le vinaigre à usage alimentaire que l’on utilise sera considéré comme étant une solution aqueuse S0 d’acide éthanoïque (ou acétique) de formule CH3COOH. Le vinaigre à usage alimentaire utilisé par la suite est étiqueté à 7,0°.

La solution de vinaigre notée S0, étant trop concentrée, on la dilue 20 fois pour obtenir une solution diluée notée S1. On prélève précisément un volume V1 = 10,0 mL de la solution S1 de concentration inconnue C1 que l’on met dans un bécher. On ajoute un volume V = 100 mL d’eau distillée. On réalise ensuite un dosage conductimétrique par titrage direct de la solution S1 par une solution titrante Sb d’hydroxyde de sodium Na+ + HO de concentration Cb = 5,00.10–2 mol.L–1.

La réaction du dosage est CH3COOH(aq) + HO(aq)  CH3COO(aq) + H2O(l)

Données :

  • Masse molaire moléculaire de l’acide éthanoïque : M(CH3COOH)= 60,0 g.mol–1.

  • pKa du couple acide éthanoïque/ion éthanoate soit CH3COOH(aq)/CH3COO(aq) à 25°C : pKa1 = 4,8.

  • Le titre (ou l’acidité) d’un vinaigre est donné en degrés (°) : 1,00° correspond à 1,00 g d’acide éthanoïque pur pour 100 g de vinaigre.

  • La masse volumique du vinaigre  vaut  = 1010 g.L–1.

  • Conductivités molaires ioniques :

λ(CH3COO) = 4,1.10–3 S.m².mol–1 ; λ(Na+) = 5,0.10–3 S.m².mol–1 ; λ(HO) = 19,8.10–3 S.m².mol–1.
B.1. Pourquoi ajoute–t–on le volume V d’eau distillée dans le bécher avant de réaliser le dosage ?

B.2. Quelles caractéristiques cette réaction doit–elle posséder pour servir de support à un dosage ?

B.3. Sur l'ANNEXE 2, déterminer graphiquement le volume VEQ de solution d’hydroxyde de sodium versé à l’équivalence (il sera pris égal à 11,5 mL pour la suite de l’exercice si vous n’obtenez pas de valeur graphiquement).

B.4. Interpréter le changement de pente du graphique.

B.5. Montrer que, à l'équivalence, la concentration molaire en acide éthanoïque s’écrit C1 = et calculer C1.

B.6. En déduire la concentration molaire C0 en acide éthanoïque dans la solution commerciale S0 de vinaigre à usage alimentaire.

B.7. Déterminer alors la masse m0 d’acide éthanoïque contenue dans un 1,00 L de vinaigre à usage alimentaire.

B.8. En déduire le titre texp de ce vinaigre à usage alimentaire.

B.9. Comparer à la valeur théorique en calculant l’écart relatif. Commenter.



ANNEXE 1

ANNEXE 2




Correction ACIDE–BASE–DOSAGE sujet 1

Correction Chimie: DOSAGES /20,0

Exercice A : QCM et divers /0,5+1,5+1+2+1+1+1+1 = 9

A.1. Un dosage est la technique permettant de trouver la concentration inconnue d'une espèce chimique en solution.

A.2. Cf. ci–contre

A.3. Le pH initial est basique. La solution titrée est donc une base. On dose toujours par un acide ou une base forte. Ici, il s'agit forcément d'un acide fort.

On voit que l'équivalence va se situer vers un pH < 7 donc la solution titrée est une base faible (pHEQ = 7 si dosage d'une base forte par un acide fort).

Il s'agit donc du titrage d'une base faible par un acide fort (A.3.c).

A.4. pHEQ = 5,7 et VEQ = 13,0 mL

A.5. L'équivalence est le moment de changement de réactif limitant ou le moment où les réactifs sont en proportions stœchiométriques.

A.6. A l'équivalence, les réactifs sont en proportions stœchiométriques donc nversé(réactif titrant) = n0(réactif titrée)

A.7. Il faut que le pHEQ soit dans la zone de virage de l'indicateur coloré. pHEQ = 5,7 donc l'indicateur coloré doit être le rouge de méthyle (A.7.b).

A.8. Le pH diminue progressivement lors du titrage donc l'indicateur coloré passe du jaune au rouge au moment de l'équivalence (A.8.d).

Exercice B : Dosage d'un vinaigre alimentaire /0,5+1+1,5+1,5+2+1+1+1,5+1 = 11,0

B.1. On ajoute un volume V d'eau distillée avant de réaliser le dosage pour que la sonde conductimétrique soit entièrement immergée dans la solution.

B.2. Pour un dosage, une réaction doit être totale et rapide.

B.3. VEQ = 12,0 mL.

B.4. Avant l'équivalence, on verse de la solution de soude donc la quantité d'acide éthanoïque diminue (réagissent avec les ions HO) mais la quantité d'ions éthanoate CH3COO augmente. De plus, en versant de la soude, on augmente aussi la quantité d'ions Na+. Ainsi avant l'équivalence, la conductivité  augmente.

Après l'équivalence, il n'y a plus d'acide éthanoïque donc la quantité d'ions éthanoate n'augmente plus. Mais la quantité des ions Na+ et HO augmente donc la conductivité  augmente.

Or on constate que (HO) >  (CH3COO) donc la conductivité augmente plus après l'équivalence qu'avant.

B.5. A l'équivalence, nversé(HO) = n0(CH3COOH) donc Cb.VEQ = C1.V1 donc C1 = = = 5,75.10–2 mol.L–1

B.6. La solution S1 est diluée 20 fois donc C0 = 20.C1 = 20 x 5,75.10–2 = 1,15 mol.L–1.

B.7. m0(CH3COOH) = n0(CH3COOH).M(CH3COOH) = C0.V0.M(CH3COOH) = 1,15 x 1,00 x 60,0 = 69,0 g

B.8. 1,00° correspond à 1,00 g d’acide éthanoïque pur pour 100 g de vinaigre.

Il y a 69,0 g d'acide dans 1,00 L de vinaigre. Or 1,00 L de vinaigre a une masse m = .V = 1010 x 1,00 = 1010 g.

Ainsi texp = x 100 = 6,8 °

B.9. Ecart relatif = x 100 = x 100 = 2,9 % L'écart relatif est faible.

De plus, la valeur 6,8° est exprimée avec 2 CS et avec 1 CS, on trouve la valeur théorique de 7°.

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