Aurelie sept 2001
préparation d'une solution titrée d'acide sulfurique

concours aide technique 2001 exercice suivant : solution tampon

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but : on se propose de préparer V2=100 mL d'une solution d'acide sulfurique de concentration C2=0,1 mol/L à partir d'une solution commerciale.

principe : la pureté de l'acide commercial est mal connue car ce dernier absorbe l'humidité de l'air. On procède donc en deux étapes.

- on prépare d'abord 500 mL d'une solution "plus riche" que celle demandée, de concentration 0,11 mol/L. cette solution plus riche est dosée par une solution d'hydrogénocarbonate de potassium préalablement préparée.

- cette solution plus riche sera ensuite rectifiée à la concentration C2 demandée.

données: H2SO4 : masse molaire : 98g/mol ; d=1,83 ; pourcentage massique : 95%

hydrogénocarnonate de potassium KHCO3 ; 100,11 g/mol ; pureté P=100%.

  1. Quelles précautions faut-il prendre lors de la manipulation de l'acide sulfurique commercial ? 
  2. Démontrer que la concentration C0 en ion oxonium H3O+ de la solution commerciale est 36 mol/L.
  3. Démontrer que le volume noté x d'acide de la solution commerciale à prélever est 1,6 mL lors de la préparation de la solution plus riche.
  4. Donner et judtifier le mode opératoire de la préparation de l'acide plus riche.
  5. Ecrire l'équation de la réaction de dosage de l'acide sulfurique dilué par la solution d'hydrogénocarbonate de potassium.
  6. Quels sont les l'indicateurs colorés les plus appropriés?
    H2O, CO2 / HCO3- pKa=6,4; HCO3- / CO32- pKa=10,3.
    indicateur
    pH (zone de virage)
    hélianthine
    3,2 - 4,4
    vert de bromomcrésol
    3,8 - 5,4
    rouge de méthyl
    4,2 - 6,2
    bleu de bromothymol
    6 -7,6
    phénolphtaléïne
    8,3 - 10
  7. Quelle masse d'hydrogénocarbonate de potassium faut-il peser pour préparer 100 mL de solution à 0,100 mol/L.
  8. Donner le volume y d'acide à utiliser lors de la rectification de l'acide plus riche si la concentration de l'acide plus riche est voisine de 0,11 mol/L. Donner et justifier le mode opératoire de la rectification de l'acide plus riche.

 

corrigé
l'acide est corrosif : port de lunette et de gants

la pipette sera surmontée d'un pipeteur ou d'une propipette

concentration molaire en H2SO4 :

masse d'un litre de la solution commerciale: d=1,83 d'où un litre a une masse de 1830 g

masse d'acide pur dans un litre : 1830*0,95 =1738,5 g

concentration en H2SO4 : 1738,5 / 98 = 17,74 mol/L

concentration en ion oxonium H3O+ : 2* 17,74 = 35,5 mol/L.

l'acide sulfurique est un diacide (susceptible de libéré deux ions oxonium à partir de H2SO4)

préparation de la solution plus riche:

facteur de dilution : 35,5 / 0,11 = 322,7

le volume de la solution plus riche est de 500 mL; il faut donc prélever à la pipette : 500/322,7 = 1,55 mL.

- Remplir environ la moitié de la fiole jaugée de 500 mL avec de l'eau distillée ( on ne verse pas d'eau dans un acide concentré pour éviter les projections d'acide)

- l'acide concentré est prélevé à la pipette graduée surmontée d'un pipeteur et introduit dans la fiole

- compléter jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée et homogénéiser.

dosage acide base:

l'ion hydrogénocarbonate se comporte en base

HCO3- + H3O+ --> 2H2O + CO2.

la solution contient à l'équivalence un acide faible : CO2, H2O

le pH à l'équivalence est inférieur à 7.

indicateurs les plus appropriés : la zone de virage doit contenir le pH à l'équivalence.

hélianthine ou vert de bromocrésol peuvent convenir.

masse d'hydrogénocarbonate solide à peser:

dans 100 mL il y a 0,01 mol d'hydrogénocarbonate de potassium

100,11 * 0,01 = 1,0011 g.

balance de précision à 10-4 g près.

rectification de l'acide pur :

facteur de dilution : 0,11 / 0,1 = 1,1

volume d'acide plus riche à prélever : 100 /1,1 = 90,9 mL

- rincer la fiole jaugée de 100 mL avec la solution d'acide plus riche

- on vers à la burette 100-90,9 = 9,1 mL d'eau distilée

on complète avec la solution d'acide plus riche jusqu'au trait de jauge.

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