Traitement anti-acarien, l'acide méthanoïque, bac Asie 2021.

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Le varroa (destructor) est un acarien qui parasite les abeilles et entraîne la destruction de très nombreuses colonies d’abeilles dans le monde. L’utilisation d’un diffuseur contenant une solution d’acide méthanoïque permet de l’éradiquer. Cet exercice porte sur l’étude de quelques propriétés de l’acide méthanoïque, puis sur la détermination de la concentration en acide méthanoïque d’une solution commerciale pour la comparer à l’indication donnée par le fabricant : solution aqueuse contenant 65,0 g d’acide méthanoïque pour 100 mL de solution.
Propriétés de l’acide méthanoïque
1.
Citer la définition d’un acide selon la théorie de Brönsted et donner les noms de deux acides usuels.
Un acide est une espèce, ion ou molécule suceptible de céder un proton H+.
L'acide éthanoïque ou acétique ; l'acide chlorhydrique ; l'acide sulfurique..
 2. Donner la formule de l’ion méthanoate, base conjuguée de l’acide méthanoïque.
HCOO-.
 3. Représenter le diagramme de prédominance de l’acide méthanoïque et de sa base conjuguée. Justifier.
A pH inférieur à pKa, la forme acide prédomine ; ç pH supérieur à pKa, la forme base prédomine.


 4. Parmi les trois spectres infrarouge A, B et C ci-après, identifier celui pouvant être attribué à l’acide méthanoïque. Justifier la réponse.

Dans le spectre B, on n'observe pas de large bande vers 3000 cm-1 : il ne convient pas.
Dans le spectre C, on n'observe pas bande fine et intense vers 1700 cm-1 : il ne convient pas.

Titrage de l’acide méthanoïque contenu dans la solution commerciale de traitement anti-acarien.
 Un titrage de l’acide méthanoïque contenu dans une solution commerciale de traitement anti-acarien par une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium est réalisé en mettant en œuvre le protocole suivant.
 Protocole du titrage :
 - Diluer 1 000 fois la solution commerciale.
- Prélèver un volume Va = 20,0 mL de la solution diluée Sa de concentration 𝐶0.
- Titrer le prélèvement par une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (Na +(aq) + HO(aq)) de concentration Cb = 2,00 × 10−2 mol ⋅ L −1 . Le suivi du titrage est effectué par pH-métrie.
- Utiliser un tableur-grapheur dans lequel sont entrées les différentes valeurs du pH mesurées en fonction du volume Vb de solution d’hydroxyde de sodium ajoutée. La courbe de titrage p𝐻 = 𝑓(𝑉𝑏), ainsi que la courbe 𝑑p𝐻 𝑑𝑉𝑏 = 𝑔(𝑉𝑏 ) obtenues à l’aide des données du tableur grapheur sont présentées.

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5. Faire un schéma légendé du dispositif expérimental utilisé pour réaliser le titrage.

 6. Écrire, en la justifiant, l’équation de la réaction support du titrage.
Couples acide / base : H2O(l) / HO-aq et HCOOH aq / HCOO-aq.
HCOOH aq +HO-aq ---> HCOO-aq +H2O(l)
 7. Montrer que la concentration d'acide méthanoïque de la solution diluée déterminée expérimentalement est égale à 𝐶0 = 15,0 × 10−3 mol ⋅ L −1 .
A l'équivalence : C0 Va = Cb Véq avec Véq = 15,0 mL.
C0 = Cb Véq / Va =2,00 10-2 x 15,0 / 20,0 =15,0 10-3 mol / L
C = 1000 C0 = 15,0 mol / L.
 Dans les conditions de l’expérience, les incertitudes-type sur la concentration 𝐶𝑏 et sur les volumes 𝑉𝑎, 𝑉𝑒𝑞 (volume à l’équivalence) sont les suivantes : 𝑢(𝐶𝑏 ) = 0,02 × 10−2 mol ⋅ L −1 𝑢(𝑉𝑎 ) = 0,2 mL 𝑢(𝑉𝑒𝑞) = 0,5 mL.
8. Écrire le résultat de la mesure de la concentration expérimentale 𝐶 de la solution commerciale assortie de son incertitude, sachant que dans les conditions expérimentales : 𝑢(𝐶)/ 𝐶 = 𝑢(𝐶0 )/ 𝐶0.
𝑢(𝐶0 )/ 𝐶0 = [(𝑢(𝐶b )/ 𝐶b)2 +(𝑢(Va )/ Va)2 +(𝑢(Véq )/ Véq)2]½ ;
𝑢(𝐶0 )/ 𝐶0 = [(0,02 )/ 2)2 +(0,2 )/ 20)2 +(0,5)/ 15)2]½ ;
𝑢(𝐶0 )/ 𝐶0 = [10-4 +10-4 +1,1 10-3]½ = 3,6 10-2.
𝑢(𝐶 ) / C =3,6 10-2.
𝑢(𝐶 ) = 3,6 10-2 x15,0 = 0,54 mol / L.
C = 15 ±0,5 mol / L.
 9. Confronter la concentration 𝐶 obtenue expérimentalement à la concentration indiquée par le fabriquant 𝐶𝑓𝑎𝑏 en calculant le quotient ci-dessous. Conclure. |𝐶 − 𝐶𝑓𝑎𝑏|  /𝑢(𝐶).
Titre massique = C M(HCOOH) =15 x 46,0=6,9 102 g / L soit 69 g dans 100 mL.
|𝐶 − 𝐶𝑓𝑎𝑏|  /𝑢(𝐶)= (69-65) / 0,54 =7,4 ( ~7 %).
A 7 % près, l'indication du fabriquant est correcte.



  
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