I suivi ph-metrique d’une reaction acido-basique








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08/05/2005

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Activité (TS) : Suivi pH-métrique d’une réaction acido-basique- Application aux titrages acido-basique
Objectifs :

  • Réaliser le suivi pH-métrique d’une réaction acide-base en utilisant l’expérimentation assistée par ordinateur.

  • Définir l’équivalence. Vérifier que l’équivalence d’une réaction acido-basique peut se déterminer expérimentalement.

  • Application aux dosages pH-métrique


I ) SUIVI pH-METRIQUE D’UNE REACTION ACIDO-BASIQUE



I-1) Dispositif expérimental


I-2 ) La réaction intervenant dans le suivi pH-métrique
La réaction est une réaction acido-basique entre les ions H3O+ contenus dans la solution d’acide chlorhydrique

(H3O+ (aq) + Cl- (aq) ) et les ions HO- contenus dans la solution d’hydroxyde de sodium ( Na+ (aq) + HO- (aq )).

Les ions Cl- et Na+ sont des ions spectateurs.


  1. Ecrire les deux demi-équations puis l’équation de la réaction acido-basique sachant que les couples acide/base qui interviennent sont H3O+ / H2O et H2O / HO-.




  1. On admettra qu’une réaction peut-être considérée comme totale lorsque sa constante d’équilibre

K à 25 °C, est telle que K > 104. Montrer que la réaction écrite en a. peut être considérée comme totale.
Donnée : A 25°C, Ke = 10-14.


I-3 ) Tracé de la courbe pH = f(VB)
A l’aide d’un logiciel approprié on trace la courbe représentant les variations du pH de la solution contenue dans le bécher en fonction du volume VB de solution d’hydroxyde de sodium versé.

Une reproduction de la courbe est fournie en annexe.
II ) ETUDE DE LA COURBE pH = f( VB )

La courbe admet un point d’inflexion E qui correspond à un _____________ ( ici un ____________ ) du coefficient directeur de la tangente à la courbe de titrage :
II-1) Détermination des coordonnées du point E
a ) Méthode de la courbe dérivée
Le logiciel Régressi peut tracer la courbe

A l’aide du pointeur on peut déterminer les coordonnées du point E
pHE = ……….

V’BE = ……….
b) Méthode des tangentes parallèles
On trace tout d’abord deux tangentes à la courbe, parallèles entre elles et situées de part et d’autre du point E.

On trace ensuite la parallèle à ces deux tangentes, équidistante de celles-ci. Son intersection avec la courbe

pH = f( Vb) donne le point E


Détermination informatique :
On utilise le logiciel « Régressi » [ « Méthode des tangentes ( déplaçables) »]
Détermination manuelle :


  • Utiliser le document fourni en annexe ( l’usage de la règle et de l’équerre est indispensable, celui du compas est fortement recommandé ).


pHE = ……….

V’BE = ……….

III ) POINT EQUIVALENT



III-1) Définition
L’équivalence de la réaction acido-basique est atteinte lorsque les réactifs sont dans les proportions stœchiométriques.
a. Soit nE ( OH- ) la quantité de matière d’ion hydroxyde versée à l’équivalence. Soit ni (H3O+) la quantité de matière initiale d’ion oxonium présente dans le bécher.

D’après la définition, à l’équivalence : ……………………………………

b. En déduire l’expression du volume VBE versé à l’équivalence en fonction de Cb, Va et Ca. Calculer VBE.

Le point de la courbe pH = f(VB) d’abscisse VBE, est appelé point équivalent.
IV) POINT D’INFLEXION E, VOLUME VBE, POINT EQUIVALENT
a. Comparer V’BE et VBE


b. Conclusion
Le point d’inflexion E est le point _____________. La détermination expérimentale du point E ( méthode de la courbe dérivée ou méthode des tangentes parallèles ) permet de déterminer le _______________à l’équivalence.


V ) APPLICATION AUX DOSAGES ( OU TITRAGES ) ACIDO-BASIQUES



Pour vérifier que le volume de solution titrante versé à l’équivalence d’une réaction acido-basique pouvait se déterminer expérimentalement, l’étude précédente a été faite avec les concentrations molaires Ca et Cb connues.
En pratique lors d’un suivi pH-métrique la concentration de la solution qui se trouve dans le bécher ( ici la solution d’acide chlorhydrique de concentration Ca) est inconnue. LA REACTION DE TITRAGE DOIT POUVOIR ETRE CONSIDEREE COMME TOTALE
Montrer comment les résultats obtenus précédemment peuvent permettre de doser (ou de titrer ) la solution qui se trouve dans le bécher, c’est à dire de déterminer sa concentration.

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