Aurélie 05/06

Dosage de l'acide benzoïque

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dosage de l'acide benzoïque :

L’acide benzoïque, de formule semi-développée C6H5COOH, est utilisé comme conservateur dans l’industrie alimentaire. On le notera dans l’exercice AH.

On peut déterminer la concentration d’une solution S d’acide benzoïque en menant un dosage acide-base par une solution d’hydroxyde de sodium (soude) fraîchement préparée, de concentration connue : [NaOH] = 0,05 mol.L-1. Pour ce faire, on prélève à l’aide d’une pipette graduée 50,0 mL d’une solution d’acide benzoïque, que l’on verse dans un bécher. Après avoir équipé ce dernier d’un système d’agitation et d’un pH-mètre, on introduit progressivement la solution de soude à l’aide d’une burette graduée et on porte la valeur indiquée par le pH-mètre en fonction du volume de soude ajouté.

  1. Calculer le pH de la solution titrante de soude.
  2. Ecrire l’équation de la réaction de dosage en faisant apparaître les formules semi-développées des réactants.
  3. Déterminer le pKa du couple AH/A-.
  4. Calculer la constante d’équilibre de la réaction de dosage.
  5. Peut on considérer la réaction : rapide, lente, totale, endothermique, athermique, exothermique ?
  6. Le pH à l’équivalence est-il acide, neutre, basique ou non défini ?
  7. Parmi la liste ci-dessous, quel serait le meilleur indicateur coloré pour ce dosage ?
    nom
    teinte acide
    teinte basique
    zone de virage
    Hélianthine
    rouge
    jaune
    3,1 - 4,4
    rouge de méthyle
    rouge
    jaune
    4,2 - 6,2
    Bleu de bromothymol
    jaune
    bleu
    6,0 - 7,6
    Rouge de crésol
    jaune
    rouge
    7,2 - 8,8
    Phénolphtaléïne
    incolore
    rose
    8,2 - 10,0
    Rouge d’alizarine
    violet
    jaune
    10,0 - 12,0
  8. Déterminer la concentration en acide benzoïque de la solution S.
  9. Exprimer cette concentration en g.L-1 d’acide benzoïque (concentration massique).C : 12 ; H : 1 ; O : 16 g/mol
  10. Indiquer qualitativement de façon graphique l’allure de la courbe qu’on aurait obtenu si on avait dilué la prise d’essai au départ en y ajoutant de l’eau pure.



corrigé
pH de la solution titrante de soude : pH= 14 + log c = 14 + log 0,05 = 12,7.

équation de la réaction de dosage : C6H5COOH + HO- = C6H5COO- + H2O ; K= [C6H5COO- ]/([C6H5COOH][HO-])

pKa du couple AH/A- : à la demi équivalence du dosage, pH=pKa soit pKa = 4,2 ( lecture graphe à V=½Véq = 9 mL).

constante d’équilibre de la réaction de dosage :

C6H5COOH + H2O = H3O+ + C6H5COO- ; Ka =[C6H5COO-][H3O+]/[C6H5COOH] soit [C6H5COO-]/[C6H5COOH] = Ka / [H3O+]

repport dans K : K= Ka/([HO-][H3O+]) = Ka/Ke = 10-4,2 / 10-14 = 109,8 .

La réaction est rapide, totale et exothermique.

pH à l’équivalence : présence de la base ion benzoate, donc pH basique ( le graphe indique pHéq=7,6).

le meilleur indicateur coloré pour ce dosage : le pH éq doit appartenir à la zone de virage de l'indicateur coloré, donc rouge de crésol.

concentration en acide benzoïque de la solution S : [à l'équivalence, [NaOH] Véq = CaVa soit Ca = [NaOH] Véq / Va= 0,05*18/50 = 1,8 10-2 mol/L

concentration en g.L-1 d’acide benzoïque = concentration molaire * masse molaire

1,8 10-2 * (7*12+6+32) = 2,2 g/L.



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