Ensuite, ce contrôle de dosage acido-basique dure 1 h 30 et porte sur les acides, les bases, la constante pKa et le suivi pH-métrique d’un titrage. Ensuite, la calculatrice est autorisée, les documents ne le sont pas. Toute réponse doit être justifiée, les résultats donnés avec l’unité et un nombre de chiffres significatifs cohérent. Puis le barème est sur 20 points.
Puis, ce contrôle est à télécharger en PDF et à imprimer gratuitement : le bouton se trouve en bas de la page, sans inscription.
Le sujet du contrôle de dosage
Données à 25 °C : produit ionique de l’eau Ke = 1,0 × 10−14 ; pKA(CH3COOH/CH3COO−) = 4,8 ; pKA(NH4+/NH3) = 9,2 ; masse molaire de l’acide éthanoïque M = 60,0 g/mol.
Exercice 1 : acide benzoïque en solution (4 points)
Ainsi, on prépare un volume V = 100,0 mL de solution d’acide benzoïque, noté AH, de concentration apportée c = 1,0 × 10−2 mol/L. De plus, la mesure du pH donne 3,1.
- Écrire l’équation de la réaction de l’acide AH avec l’eau.
- Calculer la concentration en ions oxonium à l’équilibre, puis l’avancement final xf.
- Calculer le taux d’avancement final. L’acide est-il fort ou faible ? Justifier.
- Donner l’expression de la constante d’acidité KA du couple AH/A−, calculer sa valeur puis le pKA.
Exercice 2 : titrage d’un vinaigre (7 points)
Par ailleurs, on titre un volume VA = 10,0 mL de vinaigre dilué 10 fois (acide éthanoïque seul acide présent) par une solution d’hydroxyde de sodium de concentration cB = 0,100 mol/L. Ensuite, le pH est mesuré après chaque ajout de volume V de soude. Par ailleurs, on obtient la courbe ci-dessous.
Indicateurs colorés disponibles : hélianthine (zone de virage 3,1 à 4,4), bleu de bromothymol (6,0 à 7,6), phénolphtaléine (8,2 à 10,0).
- Écrire l’équation de la réaction support du titrage. Citer deux caractéristiques attendues d’une telle réaction.
- Définir l’équivalence. Déterminer graphiquement le volume équivalent VE en indiquant la méthode utilisée.
- Déterminer graphiquement le pKA du couple de l’acide éthanoïque. Comparer à la valeur des données.
- Quel indicateur coloré choisir pour repérer l’équivalence ? Justifier.
- Calculer la concentration en acide éthanoïque du vinaigre dilué, puis celle du vinaigre commercial.
- De plus, le degré d’acidité d’un vinaigre est la masse d’acide éthanoïque pur contenue dans 100 g de vinaigre. Avec une masse volumique de 1,00 g/mL, calculer ce degré. L’étiquette annonce 7°. Calculer l’écart relatif.
Exercice 3 : couple ion ammonium – ammoniac (4 points)
- Écrire la demi-équation acide-base du couple NH4+/NH3. Quelle espèce occupe la zone A, laquelle occupe la zone B ?
- Quelle espèce prédomine dans le sang, de pH 7,4 ? Justifier.
- Donc, pour pH = 10,0, calculer le rapport [NH3] ÷ [NH4+] puis la proportion d’ammoniac, en pourcentage de la quantité totale du couple.
Exercice 4 : une solution tampon (5 points)
Enfin, on mélange V1 = 50,0 mL d’acide éthanoïque à 0,100 mol/L et V2 = 25,0 mL de soude à 0,100 mol/L. Puis on ajoute ensuite 0,5 mL d’acide chlorhydrique à 1,0 mol/L.
- Calculer les quantités de matière introduites d’acide éthanoïque et d’ions hydroxyde. La réaction entre eux est supposée totale : établir la composition du mélange.
- Ensuite, en déduire le pH du mélange, en utilisant la relation entre pH, pKA et le rapport des concentrations.
- Puis, après l’ajout d’acide chlorhydrique, la réaction des ions oxonium sur l’ion éthanoate est totale. Calculer le nouveau pH.
- Ainsi, la même quantité d’acide chlorhydrique est ajoutée à 75,0 mL d’eau pure. Calculer le pH obtenu et conclure sur le rôle du mélange initial.
