Aurélie 03/03
acide base

d'après kiné Hte Normandie 03

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On simule le titrage de 20 mL d'une solution aqueuse d'un acide noté AH, de concentration en soluté apporté CA=10-2 mol/L, par une solution de soude de concentration cB=0,01 mol/L. Le document ci-dessous est le résultat de la simulation. Le logiciel a tracé simultanément :

- les variations de pH en fonction du volume de soude versé au cours du titrage.

- Les variations des concentrations molaires (en millimoles /L) de l'acide AH et de sa base conjuguée

 

  1. Identifier sans justification chacune des courbes représentées par les nombres 1, 2, 3.
  2. Graduer l'axe des abscisses. Noter sur la copie la valeur de vB correspondant à une division sur l'axe des abscisses.
  3. On étudie la solution d'acide AH avant l'addition de soude :
    - Ecrire l'équation chimique de la réaction de l'acide AH avec l'eau et dresser le tableau d'avancement.
    - Calculer à l'aide des courbes de simulation, le taux d'avancement final de cette réaction.
    - Rappeler la définition de la constante d'acidité du couple AH / A-. Exprimer cette constante en fonction du taux d'avancement final de la réaction de AH avec l'eau.
    - si on recommence une simulation avec une solution de concentration cA' supérieure à cA la réaction de l'acide avec l'eau sera-t-elle plus ou moins avancée ?
  4. On étudie la réaction du titrage :
    - Ecrire l'équation chimique de la réaction de titrage.
    - Quelle est la valeur du pKa du couple AH / A- ?
    - Etablir le tableau d'avancement de cette réaction quand on a ajouté 5 mL de soude.
    - Quel est le taux d'avancement final d'une réaction de titrage ?
    - En déduire la concentration attendue en A- quand on a ajouté 5 mL de soude.
 

corrigé
courbe 1 : titrage acide (bécher) base( burette)

courbe 2 : concentration molaire acide AH

courbe 3 : concentration molaire base conjuguée A-.

A l'équivalence : quantité de matière d'acide titré : 20*0,01 = 0,2 mmol

quantité de matière de soude ajouté : 0,01 vB=0,2

vB= 20 mL correspond à 16 petits carreaux

soit 1,25 mL soude par petit carreau.

AH + H2O = A- + H3O+.
AH
A-
+ H3O+.
initial
2 10-4 mol
0
0
en cours
2 10-4 -x
x
x
fin
2 10-4 -xmax
xmax
xmax
xmax = 2 10-4 mol

lecture courbe 2 à vB=20 mL : [AH]f= 8 mmol L-1 =8 10-3 mol L-1.

lecture courbe 3 à vB=20 mL : [A-]f=5 mmol L-1 = 5 10-3 mol L-1.

lecture courbe 1 à vB=20 : [H3O+]fvoisin 10-8 mol L-1.( pH voisin de 8)

xfin = qté de matière A- = 5 10-3* volume total bécher en litre = 5 10-3 * 0,04 = 2 10-4 mol

taux d'avancement final t = xmax / xfin = 1.

constante d'acidité = Ka = [A-][H3O+] / [AH]

[A-] = [H3O+] = ct ; [AH] = c(1-t )

Ka = (ct )² / (c(1-t ))= ct² / (1-t )

t² / (1-t ) = Ka /c

pour une solution plus concentrée, le taux d'avancement final sera plus petit car la concentration se trouve au dénominateur dans la relation précédente ( Ka ne dépend que de la température).

réaction du titrage :

AH + HO- = A- + H2O

lecture graphique à la demi-équivalence du titrage(vB=10 mL): pH=pKa voisin 2,5.

Le taux d'avancement final d'une réaction de titrage est égal à 1, la réaction étant totale.

AH
+ HO- ajouté
= A-
initial
2 10-4 mol
0
2 10-3*0,02= 4 10-5 mol
en cours
2 10-4 -x
x=0,01 vB
4 10-5 +x
après ajout de 5 mL soude
1,5 10-4 mol
0,01*5 10-3 = 5 10-5 mol
9 10-5 mol
9 10-5 mol de A- dans ,0025 L (volume de la solution dans le bécher)

[A-] = 9 10-5 / 2,5 10-2 = 3,6 10-3 mol/L.

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