Dosage d'un vinaigre (Ministère) corrigé

(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.

 

Q1

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 ?

Q2

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 ?

 

Q3

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.

Q4

a) On  se  place  dans  la  situation    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