Corrigé - TP évaluation

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1 orrigé TP évaluation ous disposiz d'un solution contnant soit un diacid, soit un dibas à dosr. s dux solutions avaint ds concntrations d l'ordr d 0, mol.l. Pour ffctur ls dosags, vous disposiz égalmnt d'un solution d'acid chlorhydriqu t d'un solution d soud, cs dux solutions ayant un concntration d l'ordr d 0, mol.l. Dans un prmir tmps, il était dmandé : d'idntifir qull solution vous aviz à dosr, d'étalonnr l réactif titrant qu vous vouliz utilisr. Pour détrminr s'il s'agissait d la solution d diacid ou d dibas, dux solutions pouvaint êtr nvisagés : utilisation du papir ph utilisation du phmètr. Dans ls dux cas, il suffisait d savoir si l miliu était acid ou basiqu pour connaîtr la natur d la solution inconnu. Ensuit, l choix d l'étalon s déduisait facilmnt : pour dosr l diacid, il fallait la soud comm réactif titrant (étalons proposés : hydrogénophtalat d potassium t hydrogénodiiodat d potassium) t pour dosr la dibas, il fallait l'acid chlorhydriqu (étalons proposés : borax, carbonat d sodium t hydrogénocarbonat d sodium). Exmpl d typ d rédaction dmandé pour l'étalonnag Equations d réactions t calcul ds constants Pour l'étalonnag d l'acid chlorhydriqu par l carbonat d sodium. Dans un prmir tmps, écrir ls équations ds réactions miss n ju t, si possibl, calculr lur constant thrmodynamiqu d'équilibr : Dissolution : Na (s) Na + (aq) + (aq) (réaction quantitativ) Ls réactions miss n ju lors d l'étalonnag sont alors : + H O + H + H O = = 0 A 0, H + H O + + H O = = 0 A 6,4 s dux réactions sont quantitativs t considérés comm succssivs (p A =,8). Pour plus d précision, l'indicatur choisi corrspondra au duxièm saut d ph. On put alors calculr la mass d'étalon à psr choisir l'indicatur coloré à utilisr n calculant l ph à l'équivalnc. A l'équivalnc (n fait, à la duxièm équivalnc), on a : ar cluici st plus intns. EBXB /7

2 n + HO = n, soit n Hl = n Na On put alors écrir : Hl. q = m M Na Na, soit Hl.q m Na =.M Na Pour un concntration d'nviron 0, mol.l t un volum équivalnt souhaité autour d 0 ml, on calcul : M Na. Hl.q 06 0, 0,00 m Na = = = 0,06 g On pèsra donc dux masss, l'un autour d 0,0 g t l'autr autour d 0, g pour avoir 0 % d'écart ntr ls dux t pour rstr audssus du suil ds 0, g. s masss doivnt êtr rlvés au dixièm d mg près. hoix d l'indicatur coloré On commnc par calculr l ph à l'équivalnc; A c momnt du dosag, l miliu contint du dissous, on a donc un solution d'acid faibl. On calcul la concntration approximativ n (pur l calcul, l volum d'au pris n compt st d 50 ml) : nna m Na 0, = = 6.0 mol.l tot M.( + ) 06.(0 50).0 Na q au L ph st alors : ph = ph = (p A log) = (6,4 log 5.0 ) = 4, On put alors choisir comm indicatur coloré l'hélianthin ou l blu d bromophénol. Un xmpl d résultat Au trm ds dux étalonnags, on obtint, par xmpl, ls dux résultats suivants : m = 0,65 g m = 0,9 g = 0,0 ml = 0,85 ml = =.m M. Na.m M. Na = 0,409 mol.l = 0,98 mol.l On vérifi la concordanc : = 0,005 0,4 % < 0,8 % + Ls dosags sont concordants, on put alors calculr la moynn t l'incrtitud : La quantité d acid ajouté à la duxièm équivalnc (n(h O + ) total ) a srvi à transformr l ion carbonat n ion hydrogénocarbonat (n(h O + ) = n( )) puis l ion hydrogénocarbonat n acid carboniqu (n(h O + ) = n(h )). Donc : n(h O + ) total = n(h O + ) + n(h O + ) = n( ) + n(h ). s quantités étant idntiqus (n absnc d un ajout d spècs carbonatés vnant d l air) : n(h O + ) total = n( ). EBXB /7

3 + 0,8 00 Hl = = 0,696 mol.l t = x0,696 = 0,0070 0,00 mol.l L résultat final s'xprim donc : = 0, 0,00 mol.l Hl orrction pour l dosag d la dibas Allur d la courb obtnu On détrmin ls volums équivalnts (méthod ds tangnts ou tracé d la dérivé scond) : = 8,45 ml t = 6,90 ml. Normalmnt, on doit avoir =.. On rappll qu sur un graph doivnt apparaîtr : un titr (typ d dosag, réactif titré, réactif titrant t sa concntration, typ d suivi), ls élctrods utilisés, ls coordonnés ds points intérssants, évntullmnt un échll. Détrmination d la natur d la solution Pour détrminr d qull dibas il s'agit, rgardons ls ph aux dmiéquivalncs : = : à la prmièr dmiéquivalnc ( = 4, ml), on trouv ph = 0,5. = + : à la scond dmiéquivalnc 4, ( =,68 ml), on trouv ph = 6,5. oir not. 4 Ou ncor : + = +. EBXB /7

4 L'spèc qu nous dvons idntifir a pour p A 6,4 t 0,5 : d'après ls donnés, il s'agit d l'acid carboniqu : / H / p A = {6, ; 0,4}. Rmarqu : attntion à n pas prndr la duxièm dmiéquivalnc à /. alculs d la concntration Il st maintnant possibl d'écrir ls équations ds réactions miss n ju, d calculr lur constant t d détrminr la concntration d la solution dosé. Ls réactions miss n ju sont, dans l'ordr : + H O + = H O + H H = = = 0 +. HO A 0, H + H O + = H O + = = = 0 + H. HO A 6,4 Ls dux réactions sont quantitativs ( > 0 4 ) t succssivs car lur rapport st aussi supériur à 0 4. Pour calculr la concntration, il st possibl d'utilisr ls dux volums équivalnts. A la prmièr équivalnc, n = n + H O.E =. Hl = Hl. = 0, x = 0,09000 mol.l 8,45 E 0 Soit, avc la précision dmandé, = 0,0900 0,0009 mol.l A la scond équivalnc, n = n = n + H H O.E =.( ) =. Hl Hl = Hl. = 0, x = 0,09000 mol.l 6,90 8,45 E 0 Soit, avc la précision dmandé, = 0,0900 0,0009 mol.l EBXB 4/7

5 Normalmnt, on dvrait obtnir =.. Si c n'st pas l cas, il vaut miux utilisr comm formul pour calculr la concntration.e =., plutôt qu.e =.( ) ou.e =.. En Hl Hl fft, l scond volum équivalnt st l plus précis : si la scond réaction commnc alors qu la prmièr n'st pas tout à fait trminé, l prmir volum équivalnt st un pu sousévalué (l obtnu st donc trop faibl donc l ( ) st trop grand par rapport à la valur réll). D plus, l'incrtitud absolu sur l volum st la mêm sur t : comm st nviron dux fois plus grand qu, l'incrtitud rlativ st donc dux fois plus faibl sur. Hl alculs d ph Pour = 0 ml, on a à calculr l ph d'un bas faibl, d concntration : 0 = 0,0900. = 0,06 mol.l (prndr n compt la dilution) A + log) =.(0, log(0,06)) =, Pour = ml, on a à calculr l ph d'un ampholyt, soit : A A) =.(0, + 6,4) = 8, Pour = ml, on a à calculr l ph d'un acid faibl, d concntration : 0 = 0,0900. = 0,0 mol.l (prndr n compt la dilution) ,90 A log) =.(6,4 log(0,0)) = 4,0 Ls résultats obtnus sont n accord avc la courb d dosag. orrction pour l dosag du diacid La corrction pour l dosag du diacid sra moins détaillé car ll suit xactmnt cll du dosag précédnt. Allur d la courb obtnu La courb présnt aussi dux sauts d ph, mais ll st croissant, car d la soud st ajouté au cours du dosag. On prndra pour ls calculs ls mêms valurs qu pour l dosag d la dibas : = 8,45 ml t = 6,90 ml. On prndra aussi = 0, 0,00 mol.l NaOH Détrmination d la natur d la solution Pour détrminr d qul diacid il s'agit, rgardons ls ph aux dmiéquivalncs : EBXB 5/7

6 = : à la prmièr dmiéquivalnc ( = 4, ml), on trouv ph =,0. = + : à la scond dmiéquivalnc, ( =,68 ml), on trouv ph = 6,. L'spèc qu nous dvons idntifir a pour p A,0 t 6, : d'après ls donnés, il s'agit d l'acid maléiqu d p A {,89 ; 6,}. alculs d la concntration Il st maintnant possibl d'écrir ls équations ds réactions miss n ju, d calculr lur constant t d détrminr la concntration d la solution dosé. Ls réactions miss n ju sont, dans l'ordr : 4 H 4 O 4 + OH A, = H O + 4 H O 4 = = 0 4 H O 4 + OH A 7,77 = H O + 4 H O 4 = = 0 Ls dux réactions sont quantitativs ( > 0 4 ) t succssivs car lur rapport st aussi supériur à 0 4. Pour calculr la concntration, il st possibl d'utilisr ls dux volums équivalnts. A la prmièr équivalnc, n = n HO OH = NaOH. = 0, x = 0,09000 mol.l HO ,45 E 0 Soit, avc la précision dmandé, = 0,0900 0,0009 mol.l 4H4O 4 A la scond équivalnc, n = n = n 4H4O 4 H O H O ,90 8,45 E 0 H O = NaOH. = 0, x = 0,09000 mol.l, Soit, avc la précision dmandé, = 0,0900 0,0009 mol.l 4H4O 4 EBXB 6/7

7 alculs d ph Pour = 0 ml, on a à calculr l ph d'un acid faibl, d concntration : 0 = 0,0900. = 0,06 mol.l (prndr n compt la dilution) A log) =.(,89 log(0,06)) =,7 Pour = ml, on a à calculr l ph d'un ampholyt, soit : A A) =.(,89 + 6,) = 4, Pour = ml, on a à calculr l ph d'un bas faibl, d concntration : 0 = 0,0900. = 0,0 mol.l (prndr n compt la dilution) ,90 A + log) =.(6, log(0,0)) = 9, Réponss aux autrs qustions Ls étalonnags srvnt à détrminr la concntration xact d'un solution à l'aid d'un substanc étalon (solid pur ou d purté connu, stabl, d dgré d'hydratation constant, si possibl d grand mass molair pu toxiqu t d faibl coût). Il n'st parfois pas possibl d préparr dirctmnt un solution d concntration connu ou ncor crtains solutions s dégradnt dans l tmps, d où l'importanc ds étalonnags. L prmir p A d l'acid sulfuriqu étant négatif, cla signifi qu l'acid sulfuriqu st un acid fort (pour sa prmièr acidité). Rmarqu : La formul d Lwis d ct acid st : HO O S O OH EBXB 7/7