Aurélie oct 2001

l'acide propanoïque

bac Amérique du Nord 06 /01.

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L'acide propanoïque C2H5-COOH appartient au couple acide base: acide propanoïque/ion propanoate pKa = 4,87. L'étiquette d'un flacon contenant une solution d'acide propanoïque propose deux valeurs de concentration molaire C1 = 0,028 mol/L et C2 = 0,03 mol/L.

  1. Un opérateur teste cette solution S1 en mesurant son pH. le pH-mètre indique pH1 = 3,4. Cette mesure permet-elle d'affirmer que l'acide propanoïque est un acide faible. Justifier.
    - Ecrire l'équation bilan de la réaction entre l'acide propanoïque et l'eau.
    - Donner l'expression de la constante d'acidité du couple acide propanoïque/ ion propanoate.
  2. On ajoute à la solution S1 quelques gouttes d'une solution d'hydroxyde de sodium. Le pH prend alors la valeur pH2 = 5,4 .
    - Indiquer, sans calcul, qulle est l'espèce du couple qui prédomine dans la solution ainsi obtenue.
    - Faire l'inventaire des couples acide base qui interviennent dans la solution S1 et dans la solution de soude. Les classer sur une échelle des pKa.
    - Prévoir et écrire l'équation bilan de la réaction acide-base qui se produit lors du mélange de la solution S1 et de la solution de soude.
    - Calculer la constante de cette réaction. La réaction est-elle totale? Justifier.
  3. L'opérateur veut déterminer la concentration molaire réelle de la solution S1. Pour cela il introduit dans un bécher un volume V = 20 mL de la solution S1. Il verse progressivement dans ce bécher une solution de soude de concentration 0,05 mol/L et relève régulierement le pH.

    - Donner la définition de l'équivalence acido-basique.
    - Déterminer les coordonnées du point équivalent E.
    - En déduire la concentration molaire C de la solution S1.
    - A partir de la courbe retrouver la valeur du pKa du couple acide propanoïque / ion propanoate. Justifier la méthode.

 


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corrigé


pour un acide fort la relation pH=- log C est vérifiée.

or ici log 0,03 =1,52 ne correspond pas au pH mesuré; celui ci est bien supérieur.

Donc l'acide propanoïque n'est pas un acide fort.

D'autre part le pKa d'un acide fort vaut pKa=0 , or ici on nous propose pKa = 4,87.

C2H5-COOH + H2O en équilibre avec C2H5-COO- + H3O+.


Lorsque le pH est supérieur au pKa la base conjuguée, l'ion propanoate prédomine.

réaction naturelle entre l'acide le plus fort et la base la plus forte (entourés ci dessus )

C2H5COOH + HO- -->C2H5COO- + H2O totale, exothermique

la constante de réaction est grande; la réaction est totale.

à l'équivalence les quantités de matière d'acide et de base sont stoéchiométriques.

Avant l'équivalence l'acide est en excés, après l'équivalence la base est en excès.

CbVb = CaVa

Ca= 0,05*12/20=0,03 mol/L

le pH à la demi équivalence est égal au pKa du couple acide base acide propanoïque / ion propanoate.

on lit sur le graphique pour v= 6mL , pH voisin de 5. 



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