Aurélie 10 /02

dosage d'un produit caustique Antilles 02




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Deux élèves de terminale, Antoine et Sophie disposent d'une solution commerciale d'un produit caustique, une solution d'hydroxyde de sodium portant les indications suivantes :

densité d=1,03 ; pourcentage massique en hydroxtde de sodium ; 15 %.

Ils se proposent de doser cette solution en réalisant un suivi pHmétrique de la réaction entre l'acide fort (l'acide nitrique HNO3) et cette solution. Il reste à leur charge l'élaboration d'un protocole expérimental.

Pour les questions 3 à 7 on prendra la valeur C0 = 4 mol/L

  1. Ecrire l'équation bilan de la réaction de dosage qu'ils veulent utiliser.
  2. Sophie affirme" la concentration molaire volumique de cette solution d'hydroxyde de sodium vaut environ 4 mol/L". Déterminer précisément cette concentration volumique C0. H=1 ; O=16 ; na=23 g/mol
  3. Antoine dit " il vaudrait mieux diluer cette solution avant de la doser"
    - Pourquoi est-ce nécessaire ?
    - Ils choisissent de la diluer 50 fois, ils obtiennent une nouvelle solution appelée Sb. Rappeler les précautions à prendre lors de cette dilution.
    - Déterminer la concentration Cb.
  4. Les élèves décident de doser un volume Vb= 10 mL de Sb. Ils disposent d'une solution d'acide nitrique Sa de concentration C1 = 0,8 mol/l, d'une burette graduée de 25 mL, d'un bécher de 100 mL, d'unagitateur magnétique, d'un pHmètre.
    - Faire un schéma légendé du montage.
    - Sophie déclare " en utilisant une telle solution d'acide nitrique, on ne réussira pas à déterminer de façon précise le point équivalent par suivi pHmétrique ". Justifier en calculant le volume V1 d'acide versé à l'équivalence, la déclaration de Sophie.
  5. Ils décident alors de diluer Sa. Pour cela ils disposent pour prélever la solution mère d'une pipette jaugée de 15 mL et pour obtenir la solution fille, d'une fiole jaugée de 200 mL ou une autre de 500 mL. Ils ne sont autorisés à utiliser qu'une seule fois la pipette.
    - Déterminer pour les deux dilutions possibles les nouvelles concentrations Ca et C'a.
  6. Prévpoir pour chacune des solutions d'acide dilué le volume d'acide à l'équivalence ainsi que le pH à l'équivalence. En déduire que l'une des deux dilutions est à rejeter. Pourquoi ?
  7. Antoine au moment de commencer les manipulations fait la réflexion suivante " je ne peux pas utiliser l'agitateur magnétique, il n'y a pas assez de liquide, le turbulent percute la sonde ".
    Sophie : " alors rajoute suffisamment d'eau"
    Antoine " Tu n'y pense pas, cela va fausser le dosage "
    Sophie " mais non le volume à l'équivalence ne sera pas modifié "
    Qui à raison et pourquoi ?

 


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corrigé
d=1,03 signifie : 1 L de solution a une masse de 1,03 kg =1030g

et contient en masse 1030*15/100= 154,5 g de soude pure

masse molaire hydroxyde de sodium (soude) NaOH= 40 g/mol

Qté de matière de soude : 154,5 / 40 = 3,86 mol dans 1 L.

dosage acide fort base forte : H3O+ + HO---> 2H2O.

Manipuler des solutions concentrées corrosives ou caustiques nécessite des précautions : port de gants, blouse et lunettes de protection ; en conséquence il vaut mieux travailler sur des solutions diluées.

facteur de dilution : 50 donc Cb = 4/50 = 0,08 mol/L.

A l'équivalence du dosage les quantités (mol) d'acide ajouté et de soude sont dans les proportions stoéchiométriques

CaV1 = Cb Vb soit V1 = 0,08*10/0,8 = 1 mL

ce volume ajouté à la burette n'est pas déterminé de manière suffisamment précise. ( erreur environ 10% soit une demi division de la burette graduée).


facteur de dilution : 200 / 15 = 13,33

Ca = 0,8 / 13,33 = 0,06 mol/L

volume d'acide à l'équivalence Véq =0,08*10/0,06 = 13,3 mL.

facteur de dilution : 500 / 15 = 33,33

C'a = 0,8 / 33,33 = 0,024 mol/L

volume d'acide à lé'quivalence V'éq =0,08*10/0,024 = 33,3 mL.

dans ce cas on dépasse le volume total de la burette qui est 25 mL : cette dilution n'est pas à retenir.

L'ajout d'eau distillée permet à la sonde du pHmètre d'être correctement immergée : l'eau distillée n'apporte quasiment pas d'ion HO- ou H3O+ et en conséquence ne modifie pas le volume d'acide ajouté à l'équivalence.

A l'équivalence d'un dosage acide fort base forte, le pH est égal à 7.



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