04/10/00 1ère S - cours-vabres

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 |Zone de |Couleur de la |
| |forme acide |virage |forme basique |
|Hélianthine |rouge |2,4 - 4,4 |jaune |
|Rouge de |rouge |4,0 -6,0 |jaune |
|méthyle | | | |
|Phénolphtalé|incolore |8,0 - 10,0|rose |
|ine | | | |
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 :
?(CH3COO-) = 4,1.10-3 S.m².mol-1 ; ?(Na+) = 5,0.10-3 S.m².mol-1 ;
?(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 st?chiométriques. A.6. A l'équivalence, les réactifs sont en proportions st?chiométriques
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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Vversé pH [pic] potence Burette graduée contenant la solution titrante pH-mètre relié à la sonde pH-métriquep-métriquepH-metriqueconductimétrique Agitateur magnétique
et turbulent Becher contenant la solution titrée Vversé pH pHEQ VEQ VEQ