TITRE ALCALIMÉTRIQUE D' UNE EAU MINÉRALE

TITRE ALCALIMÉTRIQUE D' UNE EAU MINÉRALE
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2004/09 Polynésie (4 points) Calculatrice
autorisée 1. Le titre alcalimétrique TA 1.1. Pour Va = 0 mL, on lit pH = 7. Il s'agit du pH de l'eau minérale. 1.2. Diagramme de prédominance:
Sur un axe gradué de pH, on place les pKa des deux couples acido-basiques
concernés.
On a la relation pH = pKa + log [pic] où A-(aq) est la base conjuguée et
AH(aq) l'acide conjugué du couple AH/A-. Pour pH < pKa, alors AH prédomine sur A- et pour pH > pKa alors A-
prédomine sur AH.
On obtient donc ce diagramme:
Le pH de l'eau minérale étant égal à 7, les ions HCO3- prédominent en
solution par rapport aux autres espèces carbonatées. 1.3. pH = 7 donc la phénolphtaléine est incolore. 1.4. L'ajout d'acide chlorhydrique apporte en solution des ions H3O+ qui
vont consommer les ions HCO3-.
Le pH va diminuer, la phénolphtaléine ne changera pas de couleur. Il
faudrait que le pH devienne supérieur à 8 pour qu'elle devienne rose pale.
On ne peut donc pas déterminer par l'observation un volume équivalent. 1.5. TA = 0 car il n'y a pas ou trop peu d'ions carbonate dans l'eau de pH
= 7 pour pouvoir les titrer. 2. Le titre alcalimétrique complet TAC 2.1. On a vu que HCO3- prédomine dans l'eau minérale par rapport aux autres
espèces carbonatées.
L'équation de la réaction modélisant la transformation qui a lieu lors du
titrage est:
HCO3-(aq) + H3O+(aq) = CO2,H2O (aq) + H2O(l) 2.2. na = Ca (Va = 2,0×10-2 ( 14,0(10-3
na = 2,8(10-4 mol On utilise la courbe pH = f(Va). Pour Va = 14,0 mL, on lit pH = 4,5.
[H3O+] = 10-pH
n'a = [H3O+] ( V
n'a = 10-pH ( (V1+Va)
n'a = 10-4,5 ( (50,0 +14,0)(10-3
n'a = 2,02(10-6 mol Justification utilisation de cette réaction pour le titrage:
La réaction support d'un titrage doit être rapide et totale.
Pour que la réaction soit totale, il faut que l'avancement à l'équivalence
soit égal à l'avancement maximal.
Si tous les ions oxonium versés étaient consommés alors na - xmax = 0
soit xmax = 2,8.10-4 mol
En réalité, il reste n'a ions oxonium. On a na - xéquivalence = n'a
soit xéquivalence = na - n'a = 2,77976.10-4 mol = 2,8.10-4 mol
donc xéquivalence = xmax. La réaction peut être considérée comme étant
totale. 2.3. Autour de l'équivalence, il se produit un saut de pH. L'équivalence
correspond au minimum de la valeur de la dérivée [pic].
Le point d'équivalence a pour coordonnées (VaE = 14 ; pHE = 4,5) . Valeurs
approximatives, vu le manque de précision du graphe donné.
2.4. La zone de virage du vert de bromocrésol contient le pH à
l'équivalence. Cet indicateur coloré est donc bien adapté pour repérer
l'équivalence.
2.5. A l'équivalence les réactifs ont été introduits dans les proportions
st?chiométriques, soit
[pic] versée = [pic] initiale
Ca ( VaE = C ( V1
C = [pic] = [pic]
C = 5,6(10-3 mol.L-1
2.6. C = [pic] donc T = C(M[pic] = 5,6(10-3 ( 61 T = 0,34 g.L-1
2.7. D'après le texte: "c'est le volume, exprimé en millilitres, de
solution d'acide chlorhydrique de concentration Ca = 2,0×10-2 mol.L-1
nécessaires pour doser 100 mL d'eau minérale en présence de vert de
bromocrésol".
Lors du dosage, on a utilisé seulement V1 = 50,0 mL d'eau minérale, et on a
versé 14 mL d'acide chlorhydrique.
Si on avait utilisé 100 mL d'eau minérale, on aurait versé 28 mL d'acide
chlorhydrique.
Donc TAC = 28 -----------------------
6,3 HCO3( 0,0 CO32( CO2 , H2O 10,3 pH VaE pH équivalence