Solutions d'acide chlorhydrique, concours Manipulateur radio  Clermont 2012.

. Le pH d'une solution (S) d'acide chlorhydrique de concentration molaire c est mesuré à l'aide d'un pHmètre. La valeur trouvée est 2,1. Calculer la concentration molaire de la solution. L'acide chlorhydrique est un acide fort : pH = - log c ; c = 10-pH = 10-2,1 =7,94 10-3 ~7,9 10-3 mol/L. La méthode consistant à déterminer la concentration d'une solution à partir de la mesure du pH est-elle précise, sachant que la mesure est faite à 0,1 unité pH près ? Le pH est compris entre 2,0 et 2,2 ; la concentration est comprise entre : 10-2,0 = 0,010 mol/L et 10-2,2 = 6,3 10-3 mol/L. (0,010 -6,3 10-3) / 0,010 ~0,35 ( 35 %) La détermination de la concentration n'est pas très précise. La solution (S) a été fabriquée en dissolvant 50 mL de chlorure d'hydrogène gazeux dans de l'eau pure. La solution obtenue a un volume V = 250 mL. Vm = 25 L/mol. Vérifier que la valeur mesurée du pH est compatible avec le résultat du calcul. Quantité de matière de gaz : n = 0,050 / Vm = 0,050 / 25 = 2,0 10-3 mol. c = n / v = 2,0 10-3 / 0,250 = 8,0 10-3 mol/L ; pH = -log( 8,0 10-3) =2,1. Pour contrôler la concentration de la solution (S), on dose VA=20,0 mL de (S) avec une solution d'hydroxyde de sodium de concentration cb =1,00 10-2 mol/L; l'équivalence est obtenue pour VE = 16,4 mL de solution titrante versée. Quel est le pH du point équivalent ? Lors du dosage d'un acide fort par une base forte, le pH du point équivalent est égal à 7. Quel indicateur coloré peut convenir pour ce dosage ? Le bleu de bromothymol, dont la zone de virage contient le pH du point équivalent, peut convenir. Calculer la concentration de (S) et comparer le résultat obtenu aux valeurs précédentes. A l'équivalence les quantités de matière des réactifs sont en proportions stoechiométriques. CaVa = CbVE ; Ca = CbVE / Va= 1,00 10-2 *16,4 / 20,0 =8,20 10-3 mol/L. Ecart relatif : (8,2 -7,94) / 7,94 ~0,033 (3,3 %). A 3,3 % près les résultats sont en accord. . . . . La solution (S) est diluée 10 fois pour obtenir la solution (S') de concentration molaire c'. Décrire, en nommant le matériel utilisé, l'opération de dilution effectuée ci-dessus. Liste du matériel proposé : pipette jaugée de 10,0 mL ; éprouvettes graduées en mL, burettes, fioles jaugées de 100,0 mL et de 1,00 L ; propipette, pissette d'eau distillée. Le facteur de dilution étant égal à 10, le volume de la fiole jaugée sera 10 fois plus grand que celui de la pipette jaugée. Prélever 10,0 mL de la solution mère (S) à l'aide de la pipette jaugée( + propipette)  et placer dans la fiole jaugée de 100,0 mL. Compléter à l'aide de la pissette d'eau distillée jusqu'au trait de jauge. Boucher et agiter pour rendre homogène. Calculer le pH de la solution (S'). En diluant 10 fois une solution d'acide fort de concentration vosine de 10-2 mol/L, le pH augmente de une unité : pH(S') = 3,1. On dilue (S') avec de l'eau pure. La solution finale (S") a une concentration molaire c" = c'/103.   Peut-on prévoir le pH de la solution (S"). Pourquoi faut-il prendre de l'eau très pure pour faire cette dilution ? c" ~8 10-4 / 103 ~ 8 10-7 mol/L. On ne peut pas prévoir le pH, car pour des concentrations si faibles, il faut tenir compte des ions oxonium apportés par l'eau. Pour cette raison, l'eau doit être très pure.

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