C8-REACTION ACIDE FAIBLE-BASE FORTEET BASE FAIBLE -ACIDE FORT-DOSAGE
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Académie de Pikine-Guédiawaye Année scolaire 2018
Lycée de Thiaroye Niveau TS2
C8-Réaction Acide faible-base forteet base faible -acide fort-Dosage-effet tampon
Travaux dirigés Terminale S...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet...
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On introduit 4,83 g d'un monoacide carboxylique saturé dans de l'eau pour obtenir 1 litre de solution.
Dans un bécher contenant 30 mL de cette solution on verse progressivement une solution aqueuse
d'hydroxyde de sodium de concentration molaire volumique CB = 10-1 mol.L-1. A chaque volume d'hydroxyde de sodium versé, on mesure le pH du mélange. On obtient alors le tableau de mesures ci-dessous.
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|
VB (mL) |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
24 |
28 |
30 |
32 |
34 |
36 |
40 |
|
pH |
2,4 |
3,4 |
3,6 |
3,7 |
3,9 |
4,3 |
5,0 |
5,5 |
10,9 |
11,4 |
11,5 |
11,7 |
1) Tracer la courbe donnant les variations du pH en fonction du volume VB de base versé.
Echelle : 1 cm pour 5 mL d'hydroxyde de sodium versé
1 cm pour 1 unité pH
2) Déduire graphiquement :
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2.a- Une valeur approchée de la concentration molaire volumique CA de la solution aqueuse d'acide. En déduire la formule semi-développée et le nom de l'acide.
2.b- Le pKa du couple acide-base correspondant à l'acide carboxylique considéré.
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3) Calculer les concentrations molaires des diverses espèces chimiques présentes dans le bécher lorsqu'on a ajouté un volume VB = 28 mL de solution d'hydroxyde de sodium.
4) On désire réaliser une solution tampon de pH = 4 et de volume V = 266 mL à partir de l'acide considéré et de la solution de soude de concentration molaire volumique CB = 10-1 mol.L-1.
4.a- Rappeler les caractéristiques d'une solution tampon.
4.b- Proposer une méthode pour obtenir cette solution tampon. (D’après Bac S1S3 98)
Les expériences sont réalisées à 25°C
On dispose d'une solution d'acide méthanoïque de concentration molaire volumique Ca = 0,100 mol.L-1 et de pH = 2,4.
1) Calculer les concentrations des espèces chimiques présentes en solution.
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2) Cet acide est-il fort ou faible ? Justifier la réponse. Ecrire l'équation-bilan de la réaction de l'acide avec l'eau.
3) Donner la définition selon Bronstëd d’un acide.
4) Dans un bécher, on introduit un volume Va = 20 mL de cette solution. On y ajoute un volume Vb d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration molaire volumique Cb = 0,250 mol.L-1.
4.a- Ecrire l'équation-bilan de la réaction.
4.b- Calculer le volume VE d’hydroxyde de sodium qu'il faut verser pour obtenir l'équivalence acido-basique. Le pH de solution vaut alors 8,3. Justifier, simplement, l...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet...e caractère basique de la solution.
5) A la demi-équivalence le pH vaut 3,8. Montrer, en utilisant les approximations habituelles que cette valeur du pH est égale à celle du pKa du couple HCOOH/HCOO-.
6) Quand Vb devient très g...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet...uelle est, alors, la valeur limite du pH de la solution ?
7) En tenant compte des points remarquables rencontrés précédemment, tracer l'allure de la courbe de variation du pH en fonction du volume d'hydroxyde de sodium versé dans le bécher. (Extrait Bac S2 99)
Soit une solution d'acide benzoïque C6H5 ¾ COOH de concentration molaire volumique C1.
La constante d'acidité du couple C6H5 ¾ COOH / C6H5 ¾ COO- est KA = 6,3.10-5.
Soit ...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet... le coefficient de dissociation de cet acide.
1) Etablir l'expression de KA en fonction de ? et C1.
N.B. : On pourra utiliser avantageusement l'équation de conservation de la matière et l'équation d'électroneutralité. Dans cette dernière on négligera [OH-] devant [H3O+].
3) A un volume V de cette solution acide de concentration molaire volumique C1 = 10-4 mol.L-1, on ajoute un même volume V d'acide chlorhydrique HCl de concentration molaire volumique C2 = 2.10-3 mol.L-1.
Soit le nouveau coefficient de dissociation...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet...C6H5COOH dans le mélange.
3.a - Etablir l'expression de KA (la constante d'acidité) en fonction de , et ; et étant respectivement les concentrations de C6H5COOH et Cl- dans le mélange de volume VT = 2 V.
N.B. : Même indication que pour la question 2. a-.
3.b – Calculer . (Extrait Bac S1S3 2000)
Un composé organique B a pour formule brute C2H7N.
1) Donner les formules semi-développées possibles, les noms et classes de ces isomères.
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2) Une solution aqueuse (S) du composé B de concentration molaire volumique Cb = 6,93. 10-2 mol.L-1 a un pH égal à 11,8 à 25° C.
2.a ? Le composé B est?il une base faible ou une base forte ? Pourquoi ?
2.b ? Déterminer théoriquement la valeur du pKa du couple acide-base relatif au composé B.
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3) Déterminer graphiquement le point d'équivalence et en déduire ses coordonnées.
? En quoi la courbe pH = f(V.) confirme?t?elle la force de la base B, explicitée à la question 2.a- ?
? Déterminer graphiquement la valeur du pKa du couple acide?base relatif au composé B et la
comparer à celle déterminée théoriquement à la question 2.b-.
4) Lors du dosage de la solution (S), on peut repérer le point d'équivalence en utilisant un indicateur coloré.
Parmi les indicateurs colorés suivants, quel est le plus approprié pour repérer le point d'équivalence ? (Justification à l'appui).
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|
Indicateur |
Hélianthine |
B.B.T |
Phénolphtaléine |
|
Zone de virage |
3,1-4,4 |
6,0-7,6 |
8,2-10, |
(Extrait Bac S2 2000)
On dispose d'un flacon contenant une solution d'acide carboxylique CnH2n +1COOH dont la densité est d = 1,195 et titrant en masse 77 % d'acide pur. Avec une pipette on prélève un volume de 5 mL de cette solution que l'on étend à un litre avec de l'eau distillée dans une fiole jaugée de 1 litre....télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet...diluée que l'on dose par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration molaire volumique Cb = 2,0. 10-1 mol.L-1.
Dans le document joint sont donnés quelques points de la courbe pH = f(Vb) où Vb le volume de base versé. On considérera que pH = 2 pour Vb = 0
1) Compléter le tracé de la courbe et déduire de cette courbe...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet... la concentration molaire volumique Ca de la solution diluée ainsi dosée et le pKa du couple CnH2n +1COOH / CnH2n +1COO-.
2) Calculer la masse molaire de l'acide carboxylique. En déduire sa formule semi-développée et son nom.
3) On désire préparer un volume V = 315 mL de solution tampon de pH = 4 en mélangeant un volume
V1 de la solution acide de concentration Ca e...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet... volume V2 de solution saline CnH2n +1COONa de concentration molaire volumique C = 5,0.10-2 mol.L-1.
3.a - Qu'est-ce qu'une solution tampon ? Quelles sont ses propriétés ?
3.b - Déterminer les valeurs de V1 et V2. (Extrait BAC S1S3 2001)
On prépare une solution aqueuse d'une monoamine saturée B en versant une masse m = 5,9 g de cette amine dans de l'eau pure afin d'obtenir un volume V = 2 litres...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet...
On dose ensuite un volume VB = 20 mL de cette solution (B) à l'aide d'une solution (A) d'acide sulfurique (diacide fort) de concentration CA = 5. 10-2 mol.L-1
1...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet...
2.b- Déterminer alors la formule brute de l'amine B.
3) On note BH+ l'acide conjugué de l'amine B. En justifiant brièvement, donner la valeur du pKA de ce couple acide/base. Expliquer la valeur du pH à l'équivalence (PHE).
Amine |
NH3 |
(CH3)2NH |
(CH3)3N |
(C2H5)2NH |
(C2H5)3N |
CH3CH2 CH2NH2 |
pKA |
9,2 |
10,8 |
9,8 |
11,1 |
10,6 |
10,6 |
4) On donne le tableau suivant :
4.a - En déduire la formule semi-développée de l'amine B et son nom.
4.b - On revient au dosage de la question 1. Calculer les concentrations molaires volumiques des différentes espèces chimiques présentes dans l...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet.... Quelles sont les propriétés caractéristiques de cette solution ?
4.c - On donne la zone de virage du bleu de bromothymol (BBT) :
0 Jaune 6,2 verte 7,6 Bleue 14
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contenant une solution aqueuse, on peut lire
-
Acide benzoïque C6H5COOH.
-
concentration molaire volumique Ca = 5. 10-2 mol/L.
Afin de vérifier la concentration molaire de cette solution et de déterminer la constante d'acidité du couple C6H5COOH/ C6H5COO-; on prélève un volume Va = 20 mL de cette solution que l'on place dans un bécher. On y ajoute progressivement une solution aqueuse d'hydroxyde de calcium Ca(OH)2 de concentration molaire volumique Cb = 5.10-2 mol.L-1.
Un pH-mètre, préalablement étalonné, permet de suivre l'évolution du pH du mélange.
1) Faire un schéma annoté du dispositif de dosage.
2) Ecrire l'équation-bilan ...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet... variation du pH.
3) Les résultats obtenus permettent de placer quelques points de la courbe pH = f(Vb) (figure 1).
Vb est le volume de la solution d'hydroxyde de calcium versé.
A partir de la courbe, que vous tracerez, vérifiez ...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet...On explicitera la méthode utilisée. (il n'est pas demandé de rendre la courbe avec la feuille de copie).
4) On s'intéresse à la partie de la courbe comprise entre Vb = 4 cm3 et Vb = 8 cm3. On admettra que les concentrations [H3O+] et [OH-] sont négligeables devant [C6H5COOH] et [C6H5COO-].
4.a- En utilisant les équations d'électroneutralité et de conservation de la matière, établir l'égalité
suivante : ...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet...
On prendra la valeur de Ca donnée par l'expérience.
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4.b-Le tableau de mesures ci-dessous indique les valeurs du pH lorsque le volume varie de
4 à 8 cm3. Avec une échelle convenable tracer la courbe :
pH = f (log ) pour 4 mL £ Vb £ 8 mL.
|
Vb (mL) |
4,0 |
5,0 |
5,5 |
6,0 |
6,5 |
7,0 |
7,5 |
8,0 |
|
pH |
4,1 |
4,2 |
4,3 |
4,5 |
4,6 |
4,7 |
4,9 |
5, |
4.c- En déduire la valeur du pKA du couple C6H5COOH/ C6H5COO-. (Extrait BAC S1S3 2002)
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On dose un volume Va = 10 cm3 d'une solution d'acide méthanoïque, de concentration Ca en y versant progressivement une solution d'hydroxyde de sodium de concentration Cb = 0,10 mol.L-1.
1) Ecrire l'équation bilan de la réaction entre les deux solutions. Calculer la constante de réaction Kr.
Conclure.
On donne : pKA (HCO2H/HCO2-) = 3,7
PKA (H3O+/H2O) = 0...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet...
pKA (H2O/OH-) = 14
2) Le point équivalent a pu être déterminé expérimentalement, soit E(Vbe = 10 cm3; pHe = 8,2)
2.a- Déterminer la concentration Ca de la solution d’acide méthanoïque.
2.b- En justifiant, préciser si le mélange obtenu à l'équivalence, est acide, basique ou neutre.
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3) On indique les zones de virage des indicateurs colorés suivants : hélianthine (3,1 ; 4,4) ; Bleu de bromothymol (6,0 ; 7,6) ; phénolphtaléine (8,1 ; 10,0).
3.a- Rappeler la signification de « zone de virage » d'un indicateur coloré.
3.b- Indiquer, en justifiant, l'indicateur coloré le plus approprié, pour repérer le point d'équivalence du dosage réalisé.
4)
4.a - Evaluer les concentrations des espèces chimiques présentes dans la solution initiale de l'acide méthanoïque de pH = 2,4.
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4.b - Quelle valeur du pKA du couple de l'acide méthanoïque en déduit-on ? Comparer la valeur calculée du pKA à celle qui est donnée à la question 1.
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5) Déterminer le pH et préciser la nature du mélange obtenu quand on a ajouté un volume Vb = 5 cm3 de la solution d'hydroxyde de sodium à la solution d'acide méthanoïque.
Rappeler les propriétés de...télécharger :C8 sol tamponPDF pour avoir le document au complet...
6) A partir de quelques points particuliers que l'on précisera ébaucher la courbe pH = f (Vb).
(Extrait BAC S2 2002)
