Chapitre 5 : constante d'acidité d'un couple acide base

Détermination d’une constante d’acidité par conductimétrie (ministère)

On souhaite déterminer la constante d’acidité du couple acide acétique/ion acétate à l’aide d’une mesure conductimétrique. On appelle constante de cellule k le rapport de la conductance G et de la conductivité de la solution s. On peut donc écrire la relation : G = k.s . Dans les conditions de l’ expérience, la constante de cellule vaut

k = 2,5 x 10^-3 m. Dans un bécher, on verse un volume V₀ = 100 mL d’une solution S₀ d’acide acétique, de concentration molaire apportée c₀ = 1,00 x 10^-3 mol.L^-1. On immerge la cellule d’un conductimètre. Celui-ci mesure une conductance de valeur G = 11,5 µS.

On note l la conductivité molaire ionique de l’ion oxonium H₃O⁺ et l’ la conductivité molaire ionique de l’ion acétate CH₃CO₂^-.

Données :

On rappelle l’expression de la conductivité s en fonction des concentrations effectives des espèces

ioniques X_i en solution :

Conductivités molaires ioniques à 25°C (conditions de l’expérience)

l = 3,5 x 10^-2 S.m².mol^-1 ; l’ = 4,1 x 10^-3 S.m².mol^-1.

Dans cette solution, la faible concentration des ions HO^- rend négligeable leur participation à la conduction devant celle des autres ions.

Q1

a) La conductance de la solution est-elle changée si on modifie l’un des paramètres suivants en gardant

les autres identiques :

a. la concentration apportée c₀ ;

b. le volume V₀ de la solution ;

c. la température de la solution.

Pour chacun des paramètres, justifier la réponse.

b) Ecrire l’équation de la réaction modélisant la transformation entre l’acide acétique et l’eau.

Q2

a) Donner l’expression du quotient de réaction à l’équilibre Qr,_éq associé à l’équation précédente et en déduire une relation entre l’avancement final Qr,_éq, x_final, c₀ et V₀.

b) Donner l’expression de G, conductance de la solution et en déduire une relation entre G et l’avancement final x_final. Calculer la valeur de x_final en mol.

Q3

a) Calculer le taux d’avancement final.

b) La transformation peut-elle être considérée comme totale ?

Q4

a) Calculer Qr,_éq.

b) En déduire la constante d’acidité K_A et le pK_A du couple acide acétique/ion acétate.

c) La valeur de Qr,_éq est-elle modifiée si on utilise une solution plus diluée ? Justifier.