*Titrage : le dosage par titrage de l'espèce A consiste à la faire réagir avec une espèce titrante B .La transformation chimique correspondante doit être rapide et totale .

*Equivalence : elle est atteinte lorsque les ractifs ont été mélangés dans les proportions stoechiométriques de l'équation de dosage (changement de réactif limitant) .

Q1)Proposez une méthode qui permette de montrer que la réaction entre HCl et l'eau est totale (méthode pH-mètrique).

Agiter , de façon à obtenir un mélange bien homogène.

.

Mesurer le pH

Q7)Tracez la courbe sur papier millimétré (courbe de titrage)

Q8) Ecrire la réaction de l'acide éthanoïque avec l'eau . Cette réaction est-elle totale ou limitée ?

*bécher : 20 mL de solution décimolaire d'acide éthanoïque

*burette : solution de soude décimolaire 

* indicateur coloré : phtaléine

Celle-ci est appelée "Réaction de titrage"

Le pH de la solution d'acide éthanoïque décimolaire est égal à 3 :

La réaction de titrage est ici :

Q14)Vérifier que la réaction de dosage est quantitative .

A partir de la courbe de titrage , le point d'équivalence peut être déterminé en utilisant 2 méthodes * La méthode des tangentes : voir livre doc 14 page 119

L'utilisation du pH-mètre permet de suivre de manière précise l'évolution du pH lorsqu'on mélange une solution acide avec une solution basique .

Nous pouvons tirer parti de la courbe obtenue pour faire un choix judicieux de l'indicateur coloré à utiliser si l'on souhaite se contenter d'effectuer un dosage colorimétrique , donc sans pH-mètre.

Qu'en est-il si au lieu d'utiliser un pH-mètre , on se contente d'utiliser un indicateur coloré ?

On utilise en lycée généralement trois indicateurs colorés : l'hélianthine , le bleu de bromothymol (ou BBT) et la phénolphtaléine . Un indicateur coloré est caractérisé par sa zone de virage qui est déterminée par les valeurs extrêmes du pH entre lesquelles l'indicateur coloré change de teinte .

Q17)Donnez les zones de virage des trois indicateurs colorés cités . ( doc 16 page 120).

Nous retiendrons que l'indicateur en général le mieux adapté est celui dont la zone de virage "contient " le point d'équivalence . Cette remarque n'exclut pas toutefois la possibilité d'utiliser un indicateur qui ne satisfasse pas à ce critère et qui permette malgré tout d'effectuer une mesure précise .

1)La réaction entre HCl et l'eau étant totale , le nombre de moles de HCl introduites (C_A.V ) est égal au nombre de moles d'ions H₃O⁺ présentes dans la solution ([H₃O⁺] V ) , d'où C_A= [H₃O⁺] , ce dui donne pH= - log[H₃O⁺] = - log C_A . Autrement dit , dans le cas par exemple d'une solution centimolaire d'acide chlorhydrique , nous obtenons un pH = 2.

Si la réaction de HCl avec l'eau n'était pas totale , nous aurions [H₃O⁺] < C_A et donc pH > -log C_A .

Nous pouvons par conséquent vérifier que la réaction de HCl avec l'eau est totale en mesurant le pH de la solution : Si la relation pH = - log C_A est vérifiée , alors nous pouvons affirmer que la réaction est totale .

2)espèces : H₃O⁺ , Cl^- , H₂O et OH^- (H₃O⁺ et OH^- sont présents dans toutes les solutions aqueuses)

3)La dissolution de NaOH étant totale , le nombre de moles de NaOH introduites (C_BV ) est égal au nombre de moles d'ions OH^- présentes dans la solution ([OH^-] V ) : C_B= [OH^-] , d'où [H₃O⁺] = 10^-14/[OH^-] = 10^-14/C_B . Pour une solution centimolaire de soude par exemple , nous avons :[H₃O⁺]=10^-14/10^-2 = 10^-12 et donc un pH=12 .

Une mesure de pH permet par conséquent de vérifier que la dissolution de NaOH est totale .

4)Espèces : OH^- , H₃O⁺ , Na⁺ et H₂O

5)Il faut rincer l'électrode et étalonner le pH-mètre en utilisant une solution tampon . En général , il faut également "régler" la température .(pour plus de détails , voir TP C3)

6)

7)

8)CH₃COOH + H₂O = CH₃COO^- + H₃O⁺

Cette réaction est limitée (voir TP C3)

9)Espèces : CH₃COOH , CH₃COO^- , H₃O⁺ , OH^- et H₂O

10)

11) K= 1/([H₃O⁺][OH^-]) = 10¹⁴ >> 10⁴ . la réacrion est donc totale

12)A l'équivalence : n(acide introduites) = n(soude versées)

ou C_AV_A = C_BV_b,e

13)Avec pH=2,9 pour la solution d'acide éthanoïque , le tableau d'avancement volumique à l'équilibre donne :

Y_eq = [H₃O⁺]_eq = 10^-2,9 = 1,25 10^-3 mol/L

[CH₃COOH]_eq = C_A - Y_eq = 10^-1 - 1,25 10^-3 = 9,87 10^-2 mol/L

Il est clair que [CH₃COOH]_eq > [H₃O⁺]_eq c.q.f.d.

14)Sur la première page cartonnée du livre de chimie , nous lisons :

pK_a(CH₃COOH/CH₃COO^-) = 4,76 et donc K_a(CH₃COOH/CH₃COO^-) = 10^-4,76

pK_a(H₂O/OH^-) = 14 et donc K_a(H₂O/OH^-) = 10^-14

K = K_a(CH₃COOH/CH₃COO^-) / K_a(H₂O/OH^-)= 10^-4,76 / 10^-14 = 1,73 10⁹ >> 10⁴

La réaction de dosage est donc bien quantitative .

15) voir 12/

16)La méthode des tangentes permet de déterminer E

*Pour la première courbe avec l'acide chlorhydrique , les coordonnées de E sont V_b,E = 20 mL et pH_E = 7 .

* Pour la seconde courbe , la même méthode conduit à V_b,E = 20 mL et pH_E = 8,8 .

17) BBT : zone de virage comprise entre 6 et 7,6

Phtaléine : entre 8,2 et 9,8

hélianthine ou orange de méthyle : entre 3 et 4,6

18)Les bandes n'ont été représentées ici que pour l'acide éthanoïque .

19)* Dans le cas de l'acide chlorhydrique , les trois indicateurs permettent d'obtenir l'équivalence avec une très bonne précision (presque 100 %)

*Dans le cas de l'acide éthanoïque le BBT et la phtaléine donnent d'excellents résultats , tandis que le résultat obtenu avec l'hélianthine est très mauvais (incertitude relative de l'ordre de (20-4)/20 = 80 % ).

Nous retiendrons : " L'indicateur le mieux adapté est en général celui dont la zone de virage contient le point d'équivalence ".