EXERCICE I : PROPOS DES ACIDES CHLORHYDRIQUE ET ETHANOIQUE Polynsie 2008 Correction http://labolycee.org 1. Mickal sinterroge propos des acides 1.1. Un acide selon Brnsted est une espce chimique capable de cder un proton H+. 1.2. HCl(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + Cl(aq) CH3COOH(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + CH3COO(aq) 2. Mickal rflchit linterprtation de ces rsultats 2.1. [H3O+(aq)]q = 10pH Acide chlorhydrique : [H3O+(aq)]q = 102,0 = 1,0102 mol.L-1 Acide thanoque : [H3O+(aq)]q = 103,4 = 4,0104 mol.L-1 2.2.1.
quation de la raction HA(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + A(aq) tat Avancement n(HA)
en mol n(H2O) en mol
n(H3O+) en mol
n(A-) en mol
Initial 0 c.V Excs 0 0
En cours x c.V x Excs x x
Final xf c.V xf Excs xf xf final si totale xmax
c.V xmax = 0 Excs xmax xmax
2.2.2. = ( )3
f
max max
x 10 .V 10x x c.V c
+
= = =
pH pHq
n H O
2.3. Solution S1 : = 2
21,0.101,00.10
= 1,0
Solution S2 : = 3,4
210
1,00.10
= 4,0102
La raction entre lacide chlorhydrique et leau est totale ( = 1), par contre celle entre lacide thanoque et leau est trs limite (
3.3. Lexpression obtenue en 2.2.2. reste valable. 10 = pH
c
Aprs dilution 3,9
310
= 10
= 0,13 ( > 4,0.102 avant dilution)
La valeur de a augment, donc dplacement de lquilibre dans le sens direct. 4. Mickal dcouvre une relation entre les concentrations despces chimiques 4.1. Daprs lquation de la raction [CH3COO-(aq)]q = [H3O+(aq)]q = 10pH Daprs la conservation de la matire : [CH3COOH(aq)]ini = [CH3COOH(aq)]q + [CH3COO(aq)]q c = [CH3COOH(aq)]q + [H3O+(aq)]q Ainsi [CH3COOH(aq)]q = c 10pH
- +3 (aq) 3 (aq)q q
3 (aq) q
CH COO . H O
CH COOH
=
pH 2
pH(10 )c 10
[ ]- +
3 3q q
3 q
CH COO . H O
CH COOH
=
3,4 2
2 3.4(10 )
1,00.10 10
= 1,7105
4.2. Cette valeur caractristique du couple CH3COOH(aq)/CH3COO-(aq) est la constante dacidit, note Ka. 5. Mickal et le vinaigre 5.1.1. CH3COOH(aq) + HO(aq) = CH3COO(aq) + H2O(l) 5.1.2. Une raction support de titrage doit tre rapide et totale. 5.2. lquivalence les ractifs ont t introduits dans les proportions stchiomtriques : nAcide initiale = nbase verse
c1.V1 = cB.VBE soit B BE11
c .Vc =
V
c1 = , ,
,
0 100 23 820 0
= 0,119 mol.L-1
5.3.1. c0 = 10.c1 c0 = 1,19 mol.L-1
5.3.2. ma = n0.M = c0.V.M ma = 1,191,0060,0 = 71,4 g
5.3.3. A = aa
m
V soit Va = a
a
m
Va =
,
,
71 41 05
= 68,0 mL
5.3.4. ammasse de 1 L de vinaigre
= a
V
m
.V =
,
, ,3
71 41 02 1 00 10
= 7,00102 = 7,00 %
aV (mL)1000
= ,68 0
1000 = 6,80 %
La formule ammasse de 1 L de vinaigre
semble mieux convenir, cependant lcart entre les deux
pourcentages dacidit tant trs faible, cette conclusion serait un peu htive.
5.4. pHE = 8,4 or la zone de virage de lindicateur color doit encadrer le pH lquivalence, Mickal doit utiliser la phnolphtalne pour son titrage colorimtrique.