Aurélie 09/03

réactions acido-basiques Centre étranger I - 03

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avec calculatrice

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I- Identifier un indicateur coloré : on dispose d'un flacon d'indicateur coloré avec la seule indication c0= 2,9 10-4 mol/L. La mesure du pH donne 4,18. On en déduit [H3O+]=6,6 10-5 mol/L. Le couple acide base présent dans l'indicateur coloré est noté Hind / Ind-. La solution de l'indicateur coloré a été préparée à partir de la forme acide Hind. L'équation de Hind avec l'eau s'écrit : Hind + H2O = Ind- + H3O+.(1)

  1. Soit un volume V= 100 mL de la solution de l'indicateur coloré, déterminer le taux d'avancement final de la réacrion de l'acide Hind avec l'eau. Cet acide est-il totalement dissocié dans l'eau. Justifier.
  2. Donner l'expression de la constante d'acidité Ka de la réaction (1).
  3. Si Ka = 1,9 10-5 , calculer le pKa du couple Hind / Ind-. et identifier l'indicateur d'après les données suivanbtes :
    indicateur
    couleur acide
    zone de virage
    couleur basique
    pKa
    hélianthine
    jaune orangé
    3,1 - 4,4
    rouge
    3,7
    vert de bromocrésol
    jaune
    3,8 - 5,4
    bleu
    4,7
    bleu de bromothymol
    jaune
    6 - 7,6
    bleu
    7
    phénolphtaléine
    incolore
    8,2 - 10
    fuschsia
    9,4

II- dosage d'une solution d'acide chlorhydrique concentré : sur l'étiquette du flacon on lit 33% minimum en masse d'acide chlorhydrique. On veut connaître la concentration molaire c0 de cette solution notée S0.

- On dilue 100 fois S0 et on obtient une solution S1 de concentration c1.

- On prélève V1=100 mL de S1 que l'on dose par conductimétrie à l'aide d'une solution de'hydroxyde de sodium de concentration cB= 0,1 mol/L. On donne le graphe (a) représentant la conductance de la solution en fonction de lu volume V de la solution titrante versée

  1. Ecrire la réaction du dosage.
  2. Déterminer (graphe (a) ) le volume équivalent VE.
  3. Donner la relation entre c1, cB, VE et V1 à l'équivalence. Calculer c1.
  4. En déduire c0 et calculer la masse m0 d'acide chlorhydrique HCl dissout dans un litre de S0. Cl=35 ; H= 1 g/mol. Quelle est la masse m d'un litre de solution ?
  5. Calculer le pourcentage massique de la solution S0. L'indication de l'étiquette est-elle correcte ?
  6.  Sur le graphe donnant le dosage suivi par pH-métrie, indiquer la zone de virage de l'indicateur coloré identifié ci-dessus. Décrire le changement de couleur observé lors du dosage.
  7. dans la liste des indicateurs colorés y-at-il un indicateur coloré mieux adapté pour repérer l'équivalence du dosage ? Justifier.
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corrigé

avancement
Hind
+H2O
= H3O+
+ Ind-
initial
x=0
2,9 10-4*0,1

= 2,9 10-5 mol
solvant
0
0
en cours
x
2,9 10-5 -x
x
x

xmax
2,9 10-5 -xmax
xmax
xmax
2,9 10-5 -xmax =0 soit xmax =2,9 10-5 mol

taux d'avancement final t = xfin / xmax = 6,6 10-5*0,1 / 2,9 10-5 = 0,66 / 2,9 = 0,23

le taux d'avancement final est inférieur à 1 : la réaction de l'acide Hind avec l'eau est partielle.

à l'équilibre Ka = [H3O+][Ind-] / [Hind]= t c*tc / ((1-t)c) = t 2c/(1-t)

Ka = 1,9 10-5 et pka = -log (1,9 10-5) = 4,72.

vert de bromocrésol.

dosage acide fort base forte

H3O+ + HO- --> 2 H2O

 

A l'équivalence les quantités de matière de soude versée et d'acide sont dans les proportions stoéchiomètriques.

C1V1 = CBVE soit : C1 = CBVE / V1 = 0,1*11/100 = 1,1 10-2 mol/L.

C0 = 1000 C1 = 11 mol/L

m0 = 11*(35,5+1) = 401,5 g d'acide chlorhydrique pur dans un litre, dans 1160 g de solution

401,5 / 1160 = 0,35 ( 35%), en accord avec l'indication.

l'indicateur coloré passe du jaune ( acide en excès dans le bécher avant l'équivalence ) au bleu ( soude en excès dans le bécher après l'équivalence).

La zône de virage de l'indicateur coloré doit contenir le pH de l'équivalence ( pHéqui = 7 dans ce cas)

le bleu de bromothymol est le plus adapté.

à suivre
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