BAC LIBAN 2010

BAC LIBAN 2010 EXERCICE I : L'ACIDE ÉTHANOÏQUE (6,5 POINTS)
Corrigé © http://labolycee.org avec la collaboration de M.Moppert et
J.P.Xuereb (AEFE)

1. La solution d'acide éthanoïque
1.1. CH3-CO2H(aq) + H2O([pic]) = CH3-CO2-(aq) + H3O+
1.2. Diagramme de prédominance :



La solution a un pH = 2,9 donc inférieur au pKA, c'est l'acide conjugué
CH3CO2H qui prédomine dans cette solution.

1.3. Quotient de réaction à l'équilibre
1.3.1.
|Équation chimique | CH3-CO2H(aq) + H2O([pic]) = |
| |CH3-CO2-(aq) + H3O+ |
|État du |Avancement |Quantités de matière (mol) |
|système |(mol) | |
|État initial|x = 0 |C.V |beaucoup |0 |0 |
|État |x |C.V - x |beaucoup |x |x |
|intermédiair| | | | | |
|e | | | | | |
|État final |xéq |C.V - xéq |beaucoup |xéq |xéq |


1.3.2. Qr,éq = [pic]
D'après l'équation de la réaction [CH3CO2-(aq)] = [H3O+].
D'après le tableau d'avancement [CH3CO2-(aq)]éq = [H3O+]éq = [pic]
et [CH3CO2H(aq)]éq = [pic].
Ainsi Qr,éq = [pic]
1.3.3. [H3O+]éq = [pic] = 10-pH soit xéq = 10-pH.V
1.3.4. Qr,éq = [pic]
Qr,éq = [pic] = 1,6(10-5
Le quotient de réaction à l'équilibre de la réaction d'un acide avec l'eau
est appelé constante d'acidité et est noté KA.
On sait que pKA = - log KA, avec la valeur obtenue on trouve pKA = - log
Qr,éq
pKA = - log (1,6(10-5)
= 4,8
Ce résultat est en accord avec la valeur du pKA indiquée dans les données.
1.4. Le taux d'avancement final est égal au quotient de l'avancement final
par l'avancement maximal : ( = [pic]
Si la transformation est totale, alors l'acide éthanoïque est totalement
consommé,
soit C.V - xmax = 0, alors xmax = C.V
( = [pic]
( = [pic] = 10-1,9 = 1,3(10-2 = 1,3%
( < 100 %, donc la transformation n'est pas totale, elle est très limitée.


2. Étude d'un vinaigre
2.1. Plus le titre est élevé et plus la masse d'acide éthanoïque présente
dans le vinaigre est grande.
Plus il y a d'acide dans le vinaigre et plus celui-ci sera acide, et donc
plus le pH sera faible.
Le vinaigre de titre 7,5° possède le pH le plus faible.
Réponse plus rigoureuse :
On a établi en 1.3.4. que [pic]
KA.C - KA. 10-pH = 10-2pH
10-2pH + KA.10-pH - KA.C = 0
On obtient un polynôme du second degré, dont le discriminant est ( = KA² +
4.KA.C
et dont la solution positive est 10-pH = [pic]
Avec KA = Cte, si C augmente alors [pic] augmente, et [pic] augmente,
donc 10-pH augmente donc le pH diminue.
Le vinaigre de titre élevé possède une plus grande concentration apportée C
en acide éthanoïque, il possède un pH plus faible.

2.2.1. Équation de la réaction support du titrage : CH3CO2H(aq) + HO-(aq) =
CH3CO2-(aq) + H2O([pic])
2.2.2. K = [pic]


K = . = =


K = [pic] = 109,2 = 1,6(109

2.2.3. Pour servir de support au titrage, en plus d'être totale, la
réaction doit être rapide.

2.3. Solution mère : Solution fille :
C0 CA = C0/10
V0 VA = 50,0 mL
Au cours d'une dilution, la quantité de matière de soluté ne change pas,
soit n0 = nA,
donc C0.V0 = CA.VA
C0.V0 = (C0/10).VA
ainsi V0 = VA/10
V0 = 50,0/10 = 5,0 mL à prélever.

Dans un becher, on verse du vinaigre. On prélève le volume V0 à l'aide
d'une pipette jaugée de 5,0 mL. On verse ce prélèvement dans une fiole
jaugée de 50,0 mL. On ajoute un peu d'eau distillée. On agite. On ajoute de
l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. On agite à nouveau.

2.4.1. On procède à un titrage pH-métrique. L'ajout d'eau distillée permet
d'immerger correctement la sonde du pH-mètre.
L'ajout d'eau distillée ne modifie pas la quantité de matière d'acide
éthanoïque initiale, en effet la transformation de cet acide avec l'eau est
très limitée. Ainsi le volume VE de soude versé à l'équivalence n'est pas
modifié.

2.4.2. À l'aide de la méthodes tangentes, on détermine à l'équivalence pH =
9,0 et VE = 12,4 mL.



















2.4.3. À l'équivalence, les réactifs sont introduits dans les proportions
st?chiométriques donc n(HO-)versée = n(CH3CO2H)initiale
CB.VE = CA.VA
CA = [pic]
CA = [pic]= 0,124 = 0,12 mol.L-1 pour le vinaigre
dilué.
CA = C0/10 ou C0 = 10.CA
C0 = 1,2 mol.L-1 pour le vinaigre pur.
2.4.4. Un titre de 1,00° correspond à 1,00 g d'acide acétique pur dans 100
g de vinaigre.
Pour connaître le titre, on cherche la masse d'acide éthanoïque contenue
dans 100 g de vinaigre.
Exprimons le volume Vvinaigre dont la masse est égale à 100 g :
( = [pic] donc Vvinaigre = [pic] avec msolution = 100 g
Exprimons la masse d'acide éthanoïque contenue dans VVinaigre :
C0 = [pic] = [pic] ainsi macide = C0.Macide.Vvinaigre
Finalement macide = C0.Macide. [pic]
macide = 1,24(60,0([pic] = 7,4 g on utilise la valeur non arrondie de
C0
Le titre tA vaut 7,4°, le vinaigre titré est le vinaigre d'alcool dont le
titre annoncé est de 7,5°.
La légère différence peut être due à une erreur expérimentale.
Remarque : Citer une cause d'erreur (parmi celles proposées ci-dessous) est
toujours un plus sur votre copie.
détermination imprécise du volume équivalent VE, ou imprécision sur le
volume V0 prélevé lors de la dilution, ou imprécision sur le volume VA
d'acide titré, ou concentration CB légèrement différente de celle annoncée,
etc.

3.Synthèse d'un ester
3.1.



acide éthanoïque + pentan-1-ol
ou acide acétique

3.2. La transformation est une estérification, elle est lente et limitée.
3.3. On a utilisé un chauffage à reflux pour réaliser la synthèse de
l'ester.

-----------------------
pKA

CH3-CO2-

CH3-CO2H

pH

0

14

4,8

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

VE = 12,4 mL

pH = 9,0

24,0 mL ( 14,3 cm
VE ( 7,4 cm
VE = (24,0(7,4)/14,3 = 12,4 mL

O

CH3

C

O

O

CH2

CH2

CH2

CH3

CH2

C

CH3

+ H2O

=

CH3

CH2

CH2

CH2

OH

CH2

+

OH

réfrigérant à boules

ballon

chauffe-ballon

entrée d'eau froide

sortie d'eau