devoirs terminale

Aurélie janvier 2001 ....................

devoirs en terminale S

le chou rouge (Antilles bac sept 98)

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_{indicateur coloré}

_{dosage acide
faible base forte}

Le jus de chou rouge a une couleur qui dépend du pH.

pH 0-3 4-6 7-8 9-12 13-14

couleur rouge violet bleu vert jaune

On se propose de l’utiliser comme indicateur coloré acido-basique naturel. Trois solutions de concentrations molaires volumiques voisines de 0,1 mol/L sont testées par cet indicateur coloré. On obtient les résultats suivants :

solution A B C

couleur rouge rouge jaune

Donner le caractère acido-basique de chaque solution. Une détermination plus précise du pH des solutions A et B donne les résultats suivants :

solution	A	B
pH	2,9	1

L’une de ces solutions est une solution d’acide éthanoïque, acide faible. Laquelle ? Justifier la réponse. Écrire l’équation de l’action de cet acide sur l’eau. Donner l’expression de la constante d’acidité Ka du couple acide-base mis en jeu.

Vous disposez du matériel suivant : pipettes jaugées : 1 mL ; 5 mL ; 10 mL ; 20 mL ; poire à pipeter ; fioles jaugées : 50 mL ; 100 mL ; 200 mL ; pH-mètre avec sonde étalonnée ; éprouvettes graduées : 10 mL ; 50 mL ; 100 mL ; agitateur magnétique ; burette de 25 mL ; barreau aimanté et d’eau distillée ; béchers.
Comment, à partir de la solution identifiée à la question ci dessus, préparer un volume v=100 mL de solution d’acide éthanoïque diluée dix fois ? Décrire brièvement le protocole expérimental.
Sur la figure ci dessous, on trouve la courbe expérimentale du dosage d’un volume Va=20 mL de la solution d’acide éthanoïque diluée par une solution d’hydroxyde de sodium (encore appelé soude) de concentration molaire volumique 0,01 mol/L. La courbe tracée ( 1)donne la variation du pH en fonction du volume V de base versée.

Faire un schéma annoté du dispositif utilisé pour réaliser le suivi pH-métr ique du dosage en indiquant les noms des récipients utilisés et les réactifs qu’ils contiennent.
Écrire l’équation de la réaction de dosage.
Qu’appelle-t-on équivalence ? Déterminer l’abscisse du point d’équivalence sur la courbe expérimentale.
En déduire la concentration molaire volumique de la solution d’acide éthanoïque.
En l’absence de pH-mètre, l’indicateur coloré chou rouge permet-il de visualiser l’équivalence ? Justifier la réponse.

4. La figure , ci-après, obtenue avec un logiciel, présente la simulation du même dosage. Les courbes tracées représentent les variations du pH en fonction du volume de soude ajoutée et les pourcentages des espèces acide éthanoïque et ions éthanoate en fonction de Vb

Que peut-on dire des concentrations molaires volumiques des espèces acide et base conjuguées présentes dans le mélange au point d’intersection des courbes 2 et 3 ? En déduire une valeur approchée du pKadu couple acide éthanoïque / ion éthanoate.

Identifier les courbes 2 et 3. Justifier la réponse.

corrigé

Les solutions A et B donnant une couleur rouge avec le jus de chou rouge sont acides .

La solution C qui donne une couleur jaune avec ce même jus est basique .

Les 2 solutions acides A et B ont des concentrations molaires volumiques (0,1 mol/L)

pour un acide fort : pH=-log(c) =-log(0,1) =1

B est donc un acide fort

par contre le pH de A est bien supérieur à 1 : donc A est un acide faible partiellement dissocié en solution.

diluer 10 fois la solution d'acide éthanoïque à 0,1 mol / L :

pour préparer 100 mL de solution diluée, prélever à l’aide d’une pipette jaugée surmontée d ’un pipeteur 10 mL de la solution mère.

Verser dans une fiole jaugée de 100 mL et compléter avec de l'eau distilée jusqu'au trait de jauge.

La burette contient la solution de soude.

l'erlenmeyer, placé sous la burette, contient les 20 mL d'acide éthanoïque dilué, l'indicateur coloré et de l'eau distilée afin que la sonde du pHmétre soit imergée.

Un agitateur magnétique est placé sous l'erlenmeyer.

CH₃-COOH + HO^- donne CH₃-COO^- + H₂O (réaction totale)

A l'équivalence les quantités de matière des réactifs mis en présence sont proportionnelles aux coefficients de l'équation bilan.

Ca Va = Cb Vb (monoacide et monobase)

la courbe de dosage donne Vb=20 mL

Ca = 20*0,01 /20 =0,01 mol/L

le pH à l'équivalence d'un dosage acide faible base forte est supérieur à 7, proche de 8 dans ce cas.

Le chou rouge passe du bleu au vert aux environs de pH =8 ou 9 : le chou rouge peut être utilisé comme indicateur coloré pour repérer l'équivalence du dosage précédent.

Lorsque la concentration de l'acide faible est égale à la concentration de sa base conjuguée, alors le pH de la solution est égal au pKa du couple acide base . La lecture du graphe indique pKa voisin de 5 à l'intersection des courbes (2) et (3).

La courbe (2) donne le pourcentage de l'acide en solution : à pH inférieur au pKa, la forme acide prédomine

La courbe (3) donne le pourcentage de la base conjuguée, ion éthanoate. Celle ci prédomine à pH supérieur à pKa.

à suivre ...

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