(D'après Guadeloupe, Guyane, Martinique Juin 2001)
On se propose de doser par pH-mètrie un vinaigre
afin d'en déterminer la concentration molaire volumique en acide éthanoïque.
Pour cela, on prépare V = 100 mL d'une solution diluée 10 fois du vinaigre.
Puis on prélève un volume V1 = 10 mL de la solution diluée que l'on verse dans un bêcher, auquel on
ajoute suffisamment d'eau distillée pour immerger correctement la cellule du
pH-mètre. On réalise le dosage avec une solution d'hydroxyde de sodium de
concentration molaire volumique c2 = 1,0 × 10-1 mol.L.-1.Le pH est relevé en fonction du volume
V2 de solution d'hydroxyde
de sodium et on obtient la courbe pH = f(V2) donnée en annexe. Toutes les solutions considérées sont prises à 25°C.
Donnée : pka
du couple CH3COOH / CH3COO- à 25 °C : pka = 4,8 et pKe = 14.
a) Ecrire
l'équation chimique associée
à la transformation du système
étudié.
b) (hors programme) Exprimer le quotient de réaction Qr de cette réaction.
c) Quelle
valeur particulière ce
quotient de réaction prend-il
dans l'état d'équilibre
du système ? Calculer cette valeur.
d) Cette
valeur dépend-elle de
la composition initiale du
système ?Quelle hypothèse faut-il faire sur la
nature de la transformation chimique
pour que la
réaction
puisse servir de support au dosage ?
a) Déterminer graphiquement les coordonnées du point d'équivalence
acido-basique E, en utilisant
le graphe en annexe. Donner la méthode utilisée.
b) Quelles
sont les espèces
chimiques majoritaires à l'équivalence ?
a) On note n1 la
quantité de matière de
réactif titré initialement apporté
dans le bêcher
et n2éq la quantité
de matière de
réactif titrant versé
à
l'équivalence. Établir la relation liant n1 et n2éq.
b) En déduire
la concentration c1 en acide éthanoïque apporté dans la solution
diluée.
c) Calculer la
concentration c en acide éthanoïque
du vinaigre.
a) On
se place dans
la situation où
on a versé
un volume d'hydroxyde de
sodium représentant la moitié du volume versé à l'équivalence.
Quelles sont les
quantités d'hydroxyde de sodium et d'acide éthanoïque introduites
alors ?
b) A l'aide d'un tableau descriptif de l'évolution du
système, déterminer la quantité d'ion éthanoate alors formé,
ainsi que la
quantité d'acide éthanoïque
restant dans le milieu réactionnel.
c) En déduire la
valeur du pH en ce point
d) Comparer la valeur du pH ainsi trouvée avec la
valeur du pH
lue sur la
courbe de dosage. Commenter