Acides et Bases

Exercices sur acides - basesDeuxième partieDosage6 Dosage du vinaigre (MR Tours 2007) - sans calculatriceOn se propose de doser par pH-métrie un vinaigre afin d’en déterminer la concentration molairevolumique en acide éthanoïque. On prépare V = 200 mL d’une solution de vinaigrediluée 10 fois. Puis on prélève un volume V 1 = 10,0 mL de solution diluée que l’on verse dansun bécher, auquel on ajoute 60 mL d’eau distillée pour immerger correctement la sonde dupH-mètre.On réalise le titrage avec une solution de soude (hydroxyde de sodium) de concentrationc 2 = 0,100 mol·L −1 . Cette solution est placée dans une burette graduée et le pH est relevéen fonction du volume V 2 de solution de soude versé. On obtient la courbe suivante :14121086420pH0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20V(mL)Données : les solutions sont à 25 ◦ C; CH 3 −COOH/CH 3 −COO – : pK a = 4,8.Aide aux calculs : 10 4,8 = 6,3.10 4 ; 10 −4,8 = 1,6.10 −5 ; 10 9,2 = 1,6.10 9 ; 10 −9,2 = 6,3.10 −10 .1. Dilution du vinaigre : on dispose de la verrerie suivante :– Éprouvette graduée 5, 10, 20, 50, 100 mL.– Pipette jaugée 1,0, 2,0, 5,0, 10,0, 20,0 mL.– Fioles jaugées 50,0, 100,0, 200,0, 250,0 mLChoisir la verrerie la plus appropriée pour réaliser la dilution et justifier.2. Solution initiale :(a) Quel matériel doit-on utiliser pour préparer la solution initiale dans le bécher?(b) Quel est le pH initial de la solution?(c) Quelle est l’espèce qui prédomine CH 3 −COOH ou CH 3 −COO – ? justifier.3. Réaction support du titrage :(a) Écrire l’équation de la transformation support du titrage.(b) Exprimer le quotient de réaction Qr.(c) Que devient ce quotient dans l’état d’équilibre du système? Calculer sa valeur.(d) Cette valeur dépend t-elle de la composition initiale du système?(e) Quelles hypothèses faut-il faire sur la transformation chimique pour que la réactionpuisse servir de support du dosage?Prépa Santé G 3 3/ 6 Chimie

Exercices sur acides - bases4. Etude de l’équivalence; concentration du vinaigre :(a) Déterminer graphiquement les coordonnées du point d’équivalence.(b) On note n 1 la quantité de matière du réactif titré initialement apporté dans lebécher et n 2E la quantité de matière du réactif titrant versé à l’équivalence. Établirla relation reliant n 1 et n 2E .(c) En déduire la concentration c 1 en acide éthanoïque dans la solution diluée, puis laconcentration c en acide éthanoïque dans le vinaigre.5. Titrage colorimétrique : On souhaite doser d’autre vinaigre en utilisant une méthodecolorimétrique. On dispose des indicateurs colorés suivants :– rouge de méthyle : zone de virage : [4,2 - 6,2]– bleu de bromophénol : zone de virage : [3,0 - 4,6]– rouge de crésol : zone de virage : [7,2 - 8,8].Quel est l’indicateur (quels sont les indicateurs) qu’il ne faut pas utiliser? Pourquoi?Quel est l’intérêt de cette méthode?7 L’ammoniac (MR Toulouse 2007)L’ammoniac NH 3 est un gaz qui dissous dans l’eau donne une solution basique d’ammoniaque.Des solutions d’ammoniaque sont vendues dans le commerce. Ces solutions après dilution, sontutilisées comme produit nettoyant et détachant. On se propose d’étudier quelques propriétésde l’ammoniac dissout puis de déterminer sa concentration dans un de ces produits.Données : masse molaire de l’ammoniac : 17 g·mol −1 ;couple acide base NH + 4 /NH 3 : Ka 1 = 6,3.10 −10 .1. (a) L’ammoniac est une base en solution aqueuse. Donner la définition d’une baseselon Brönsted.(b) Écrire l’équation de la réaction entre l’ammoniac et l’eau.(c) Exprimer puis calculer la constante d’équilibre de cette réaction.2. On dissout dans un volume d’eau V = 250 mL une quantité de matière n d’ammoniacégale à 2,5.10 −3 mol. Le pH de la solution S obtenue vaut 10,6.(a) Calculer la concentration c en soluté apporté.(b) Calculer la concentration en ion oxonium H 3O + dans la solution.(c) En déduire la concentration en ion hydroxyde HO – dans la solution.(d) Montrer que le taux d’avancement finalτ peut s’écrire τ = [HO− ] fpuis le calculer.cQue peut-on dire de la transformation?3. Détermination de la concentration en ammoniac de la solution commerciale :(a) Dilution de la solution commerciale.Afin de déterminer la concentration c 0 de la solution commerciale, on propose deréaliser un titrage acido-basique de la solution commerciale. Celle-ci étant trèsconcentrée, on fabrique par dilution, une solution S 1 de concentration c 1 mille foisplus petite.Décrire le protocole expérimental pour réaliser cette dilution.(b) Titrage acido-basique :On réalise un titrage pH-métrique de V 1 = 20,0 mL de solution S 1 par une solutiond’acide chlorhydrique de concentration c A = 1,50.10 −2 mol·L −1 .L’équation support du titrage est : NH 3+ H 3O + = H 2O+NH + 4 .Pour obtenir l’équivalence il faut verser un volume V E = 14,3 mL d’acide chlorhydrique.On note que le pH à l’équivalence vaut 5,7.Prépa Santé G 3 4/ 6 Chimie

Exercices sur acides - basesi. Définir l’équivalence d’un titrage.ii. Établir la relation à l’équivalence entre c 1 , V 1 , c A et V E .iii. En déduire c 1 puis c 0 .iv. Parmi les indicateurs colorés suivants, choisir en justifiant, celui qui pourraitêtre utilisé pour réaliser ce titrage de façon colorimétrique.indicateur coloré forme acide zonne de virage forme basiquehélianthine rouge 3,1 - 4,4 jaunerouge de chlorophénol jaune 5,2 - 6,8 rougebleu de bromothymol jaune 6,0 - 7,6 bleuphénolphtaléine incolore 8,2 - 10 rose8 Acide benzoïque (MR Poitiers 2007)L’acide benzoïque C 6 H 5 −COOH est un solide blanc, peu soluble dans l’eau :solubilité à 25 ◦ C : s = 2,5 g·L −1 .M = 122 g·mol −1 .(acide benzoïque/ion benzoate) : (C 6 H 5 −COOH/C 6 H 5 −COO – ) : pKa = 4,2 à 25 ◦ C.1. L’acide benzoïque peut être utilisé comme conservateur dans les boissons de type soda.(a) Écrire l’équation de la réaction modélisant la transformation chimique qui a lieulors de la mise en solution de l’acide benzoïque dans l’eau.(b) Écrire l’expression de la constante d’acidité de cet acide.(c) Le pH d’une boisson gazeuse contenant de l’acide benzoïque est égal à pH = 3,0.Exprimer puis calculer le rapport [C 6 H 5 −COOH][C 6 H 5 −COO − à l’équilibre. Que peut-on en]déduire?(d) Pouvait-on prévoir le résultat en raisonnant sur le domaine de prédominance desespèces chimiques du couple (C 6H 5−COOH/C 6H 5−COO – )?2. On réalise une solution saturée d’acide benzoïque dans l’eau. On filtre la solution obtenueet l’on effectue le titrage de V 1 = 10,0 mL de la solution filtrée par une solutiond’hydroxyde de sodium de concentration molaire c 2 = 0,010 mol·L −1 . Le volume d’hydroxydede sodium versé à l’équivalence est V 2 = 20,0 mL.(a) Écrire l’équation de la réaction modélisant la transformation chimique qui a lieulors du titrage.(b) En déduire c 1 . Le résultat est-il compatible avec la solubilité s ?3. Le benzoate de benzyle C 6 H 5 −COO−CH 2 −C 6 H 5 est utilisé dans les lotions pour soignercertaines piqures d’insectes. Il peut être synthétisé au laboratoire par action del’acide benzoïque sur l’alcool benzylique C 6 H 5 −CH 2 −OH.(a) Écrire l’équation de la réaction modélisant la transformation chimique qui a lieulors de la synthèse.(b) Comment appelle t-on cette réaction? Quelles sont ces caractéristiques ?9 Eau d’une piscine (Kiné APHP 2007) - sans calculatriceSi le pH de l’eau d’une piscine est supérieur à 7, on ajoute une poudre contenant de l’hydrogénosulfatede sodium de formule NaHSO 4 . Seuls les ions hydrogénosulfate réagissent avecl’eau.1. Écrire l’équation de la réaction des ions hydrogénosulfate avec l’eau.Prépa Santé G 3 5/ 6 Chimie