TP C6 : SUIVI D'UNE REACTION ACIDO-BASIQUE

 

I/Préparation d'une solution titrée de soude :

Q1)Décrire le mode opératoire pour préparer 1 litre d'une solution décimolaire ( CB= 10-1 mol.L-1) d'hydroxyde de sodium (Na : 23 g.mol-1; O : 16 g.mol-1 ; H : 1 g.mol- 1).

II/Le pH ou mesure du caractère acide ou basique d'une solution :

a)Définition du pH

pH = - log[H3O+] ou [H3O+] = 10-pH pH [0,14]

Q2)Repérer la touche log dur la calculette . Calculer log 1 ; log 0,1 ; log (0,01)

b)Mesure :

* indicateurs colorés (notamment hélianthine , bleu de bromothymol ou BBT , phtaléine)

* le papier pH

* le pH-mètre

c)Utilisation du pH-mètre :

L'utilisation du pH -mètre nécessite un étalonnage préalable . On respectera l'ordre des étapes suivantes :

* Mettre le pH-mètre en route

* Rincer l'électrode en projetant à l'aide de la pissette un jet d'eau distillée à la partie inférieure de l'électrode (ne pas toucher avec les doigts) .

Si nécessaire , utiliser un morceau de papier filtre pour essuyer l'électrode .

* Plonger l'électrode dans une solution tampon de pH déterminé et dont on connait la température . Appuyer sur la touche "Mesure" et régler la température en utilisant les touches haut et bas

* Appuyer sur la touche "Etalon." et régler le pH à la valeur du pH de la solution tampon en utilisant les touches haut et bas .

* Appuyer sur la touche "Mesure" . L'appareil est alors réglé et on peut effectuer les mesures . On prendra soin de chaque fois rincer l'électrode entre deux mesures

Q3)Mesurer le pH

* d'une solution décimolaire d'acide chlorhydrique

* d'une solution décimolaire d'acide éthanoïque

* d'une solution centimolaire de soude .

De ces trois solutions , pour chacune d'entre ellles , dire si elle est acide ou basique .

III/Réaction entre une solution d'acide éthanoïque et de soude :

a)Mode opératoire

 

 

 

 

 

 

 

b)Mesures

Vb (mL)

0

1

3

5

10

15

18

18,5

19

19,5

20

20,5

21

21,5

pH

                            

22

24

26

30

35

40
           

Q4)Notez la teinte de la solution au départ suite à l'ajout de l'indicateur coloré .

Q5)Effectuer les mesures et remplissez sur votre copie un tableau identique à celui présenté ci-dessus .Au cours des mesures , noter :

* les valeurs de Vb et de pH lorsque l'indicateur coloré change de teinte .

* la couleur finale prise par l'indicateur coloré .

c)Tracé (sur papier millimétré) de la courbe pH = f(Vb)

Q6)Tracez la courbe ph= f(Vb)

IV/Interprétation et exploitation :

a)Couples acide/base :

Q7)Justifiez le caractère acide de l'acide éthanoÏque . Quelle est sa base conjuguée ?

Q8)Justifiez le caractère basique de l'ion OH- . Quelle est son acide  conjugué ?

Q9)Ecrivez la réaction acide/base entre l'acide éthanoïque et les ions OH- de la solution d'hydroxyde de sodium (les ions Na+ sont inertes).

b) Equivalence :

L'équivalence est atteinte lorsque les réactifs ont été mélangés dans les proportions stoechiométriques de l'équation-bilan .

 

 

 

 

 

La courbe pH= f(Vb) nous permet de repérer facilement le point d'équivalence E . On peut utiliser la méthode des tangentes pour déterminer E .

Q10)Construire le point E et déterminer ses coordonnées.

c)L'indicateur coloré :le BBT

Un indicateur coloré est caractérisé par sa zone de virage . Pour le BBT , elle se situe entre pH1= 6 et pH2=7,6 . Les teintes correspondantes sont :

*pour pH < 6 :jaune

*pour pH > 7,6 :beu

* pour la zone de virage : bleu-vert

Q11)On note HIn/In- le couple acide/base de l'indicateur coloré . Quelle est la couleur de la forme acide ? de la forme basique ?

Q12)Expliquez la teinte de l'indicateur coloré dans la zone de virage .

Tracer sur le graphique une bande dont les limites correspondent à pH1 et pH2 .

Q13)L'affirmation suivante est-elle correcte : " L'équivalence est atteinte lorsque l'indicateur coloré change de teinte " ? Commentez .

Q14)Proposez un protocole qui permette de repérer l'équivalence lorsqu'on ne dispose pas de pH-mètre , mais uniquement d'indicateurs colorés .

d)Equivalence théorique et équivalence expérimentale :

On appelle Vb,e l'abscisse du point d'équivalence .

Q15)Calculer le nombre na de moles d'acide éthanoïque introduites dans 20 mL de solution , sachant que la concentration de la solution d'acide éthanoïque est Ca = 0,1 mol.L-1 .

Q16)Calculer le nombre nb de moles d'ions OH- versés à l'équivalence sachant que la concentration de la solution de soude est Cb = 0,1 mol.L-1.

Q17)Les concentrations de la solution acide et de la solution basique indiquées ci- dessus sont-elles exactes ? Commentez .

Correction :

Q1)Masse molaire de NaOH : 23+16+1=40 g.mol-1 . Pour préparer 1 litre de solution décimolaire de soude , il faut donc peser 4 g d'hydroxyde de sodium et les verser dans une fiole jaugée de 1 L .

Ensuite ajouter de l'eau distillée( en agitant entre deux ajouts successifs ) jusqu'au trait de jauge . Puis agiter pour bien homogénéiser la solution obtenue .

Q2) log 1 = 0 ; log 0,1 = -1 ; log 0,01 = -2

Q3)Mesures de pH :

* acide chlorhydrique décimolaire : 1,2 - solution acide

* acide éthanoïque décimolaire : 3 - acide

* soude centimolaire : 12 - basique .

Q4)La solution est jaune après l'ajout de BBT

Q5)

Vb (mL

0

1

3

5

10

15

18

18,5

19

19,5

20

20,5

21

21,5

22

24

pH

2,9

3,5

4

4,3

4,8

5,2

5,7

5,9

6

6,4

8,7

11

11,4

11,5

11,7

12

26

30

35

40

12,4

12,3

12,4

12,5

*l'indicateur coloré change de teinte autour de 20 mL

* La solution prend alors une teinte bleue .

Q6)

 

Q7)L'acide éthanoïque est un acide CH3COOH = CH3COO- + H+ (l'acide cède un proton)

L'ion éthanoate CH3COO- est sa base conjuguée .

Q8)OH- est une base : OH- + H+ = H2O (la base capte un proton)

H2O est l'acide confugué de la base OH- .

Q9) CH3COOH + OH- -------> CH3COO- + H2O

Q10)Coordonnées du point d'équivalence : pH = 8,5 ; Vb,e = 20 mL

Q11) Hin : couleur jaune (forme prédominante à pH<6)

In- : couleur bleue (forme prédominante à pH> 7,6)

Q12)Dans la zone de virage , la valeur du pH change brutalement , d'où le changement de teinte entre pH=6 et pH=7,6 .

Q13)

 

A la bande de pH [6-7,6] correspond un intervalle de volume [18 - 19] mL . Nous pouvons donc affirmer que l'indicateur change de teinte lorsqu'on verse entre 18 et 19 mL de solution de soude . Or cette zone est relativement proche de l'équivalence , d'où l'affirmation proposée .

 

En fait en prenant non pas le BBT comme indicateur coloré , mais de la phtaléine , le changement de teinte de l'indicateur permettrait d'apprécier avec davantage de précision l'équivalence .

Q14)On met l'acide et quelques gouttes d'indicateur coloré dans le bécher et on verse de la solution basique contenue dans la burette jusqu'à ce que le changement de teinte persiste . Le volume mesuré avec la burette permet de déterminer le volume de base versé pour atteindre l'équivalence .

 

Q15)na= Ca Va = 0,1* 20 10-3 = 2 10-4 mol

Q16)nb = CbVb = 2 10-4 mol .

Q17)Les concentrations des solutions acide et basique sont donc exactes . Au cas où les deux valeurs précédentes n'auraient pas été identiques , nous aurions pu penser :

* à une mauvaise préparation de la solution titrante (la soude)

* à un prélèvement imprécis de la solution acide .