concours aide technique chimie

Aurelie sept 2001

préparation d'une solution tampon

montage de chimie organique

concours aide technique 2001

solution tampon

Vous avez à votre disposition les solutions ou les substances suivantes:

- solution d'acide éthanoïque à 0,2 mol/L ; éthanoate de sodium en solution à0,2 mol/L; KH₂PO₄ solide (136 g/mol) ;

- Na₂HPO₄ en solution à 0,2 mol/L ; NH₄Cl solide (53,5 g/mol) ; NaOH solution à 0,1 mol/L et solution à 2 mol/L;

- solution HCl à 2 mol/L

caractéristiques des couples acide base :

H₃PO₄ / H₂PO₄^- pKa =2,1 ; H₂PO₄^- /HPO₄^2- pKa = 7,2 ; HPO₄^2- /PO₄^3- pKa=12,4

NH₄⁺ / NH₃ pKa=9,2 ; CH₃COOH / CH₃COO^-pKa=4,8.

Comment préparer simplement et rapidement deux solutions tampons de pHvoisins de 4,5 et de 7,4 à partir des produits précédents?
Justifier sans entrer dans les calculs. Comment opère t'on pour régler la valeur avec précision ?

corrigé

solution tampon à pH=4,5 :

couple : CH₃COOH / CH₃COO^-pKa=4,8.

elle contient un couple acide base tel que les concentrations de l'acide et de la base conjuguée soient égales.

On mélange 100 mL d'une solution d'acide éthanoïque à 0,2 mol/L avec 100 mL d'une solution d'éthanoate de sodium à 0,2 mol/L. Le pH est alors égal au pKa du couple soit 4,8.

On ajoute quelques gouttes d'acide chlorhydrique (acide fort) à 2 mol/L pour ajuster le pH à 4,5.

solution tampon à pH=7,4 :

couple :H₂PO₄^- /HPO₄^2- pKa = 7,2

On mélange 100 mL d'une solution de Na₂H PO₄ à 0,2 mol/L avec 100 mL d'eau.

On ajoute 0,02 mol de KH₂PO₄ solide ( soit 0,02*136 = 2,72g).

Le pH est alors égal au pKa du couple soit 7,2.

On ajoute quelques gouttes de soude (base forte) à 2 mol/L pour ajuster le pH à 7,5.

montage

purification de l'aniline par entraînement à la vapeur

Le montage comprend:

- un bouilleur produisant la vapeur d'eau muni d'un tube égaliseur de pression. Le chauffage est assuré par unbec Bunsen.

- Un ballon intermédiaire contenant 100 mL d'aniline et 50 mL d'eau. Son chauffage est assuré par un chauffe ballon électrique que l'on retire lorsque le mélange atteint l'ébullition.

- ce ballon est surmonté d'une tête de distillation simple muni d'un thermomètre (-10°C- 110°C)

- d'un réfrigérant droit muni d'une alloge de recette.

- le distillat est recueilli dans un erlen de 250 mL plongé dans la glace.

Faire à main levée et sans perdre de temps un schéma correspondant à ce montage.

corrigé

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