Documents de Physique-Chimie-M. MORIN

Baccalauréat S Physique-Chimie Antilles septembre 2008 (extrait).

Bac Panther

Acide carboxylique inconnu

1. Titrage de l’acide carboxylique

On titre un volume Va = 50,0 mL d’acide carboxylique R-COOH de concentration molaire Ca par une solution aqueuse Sb

d’hydroxyde de sodium (notée Na+(aq) + HO – (aq)) de concentration molaire

Cb = 2,5 10 –2 mol.L–1. On note Vb le volume de solution aqueuse d’hydroxyde de sodium versé. Le suivi pH-métrique du titrage

permet d’obtenir la courbe donnée ci-dessous.

Courbe de titrage de la solution d’acide carboxylique R-COOH par la solution Sb d’hydroxyde de sodium

1.1. Faire un schéma légendé du dispositif expérimental utilisé pour effectuer ce titrage.

1.2. Écrire l’équation de la réaction du titrage.

1.3. Non traitée.

1.4. Définir l’équivalence du titrage.

1.5. Déterminer graphiquement le volume VbE de solution aqueuse d’hydroxyde de sodium versé à l’équivalence.

Les traits de constructions devront figurer sur la courbe ci-dessus.

1.6. Écrire la relation existant entre Ca,Va, Cb et VbE à l’équivalence. En déduire la valeur de Ia concentration molaire Ca, de

l’acide carboxylique titré.

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2. Identification de l’acide.

Enoncé modifié

L’équation de la réaction de l’acide carboxylique inconnu avec l’eau s’écrit R-COOH (aq) + H2O (l) R-COO-(aq) + H3O+

(aq)

A partir de l’expression de la constante d’acidité 𝐾𝐴 =[R−COO−]∙[H3O+]

[R−COOH] on peut écrire pH = pKA + 𝑙𝑜𝑔 (

R−COO−

R−COOH)

Sachant que [RCOOH (aq)]éq = [RCOO –(aq)]éq], lorsque Vb =

𝑉𝐵𝐸

2

En utilisant la courbe donnée précédemment et les données de pKA ci-dessous, identifier la nature de l’acide carboxylique

R-COOH.

Couple acide / base pKA

HCl2C-COOH / HCl2C-COO – 1,3

H2ClC-COOH / H2ClC-COO – 2,9

H-COOH / H-COO – 3,8

H3C-COOH / H3C-COO – 4,8

Chemin de résolution

R–COOH / R–COO- R–COOH(aq) + HO-

(aq) R – COO-(aq) + H2O(l)

H2O / HO–

Équivalence : ni(a)initiale = nE(HO–)versée cb.VBE = ca.Va 𝑐𝑎 =𝑐𝑏∙𝑉𝑏

𝑉𝑎

pH = pKA + 𝑙𝑜𝑔 (R−COO−

R−COOH)

pH = pKA pKA = 4,8

Demi-équivalence Vb = 𝑉𝐵𝐸

2,

[RCOOH] (aq)]éq = [RCOO –](aq)]éq]

Couple acide / base pKA

HCl2C-COOH / HCl2C-COO – 1,3

H2ClC-COOH / H2ClC-COO – 2,9

H-COOH / H-COO – 3,8

H3C-COOH / H3C-COO – 4,8

Acide éthanoïque

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1.1. Schéma légendé.

1.2. Equation du titrage

Attention : Toutes les réactions de titrage sont des réactions totales donc qui s’écrit avec une seule flèche.

R–COOH(aq) R – COO-(aq) + H+

(aq)

HO-(aq) + H+

(aq) H2O(l)

R–COOH(aq) + HO-(aq) R – COO-

(aq) + H2O(l)

Astuce : Toutes les réactions faisant intervenir les ions hydroxyde HO– ou les ions oxonium H3O+ en tant que réactifs

sont des réactions totales.

1.3. Non traitée.

1.4. A l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques. Il y a changement de réactif

limitant.

1.5. Méthode des tangentes.

Le volume à l’équivalence est égal à VBE = 10 mL

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1.6.

A l’équivalence, on a donc ni(acide)initiale = nE(HO–)versée alors ca.Va = cb.VBE

𝐶𝑎 =𝐶𝑏∙𝑉𝐵𝐸

𝑉𝑎=

2,5×10−2×10

50= 5,0 × 10-3 mol.L-1

2.5. Identification de l’acide.

Afin de déterminer la valeur du pKA il faut trouver la valeur du pH correspondant au volume à la demi-équivalence.

En effet, à la demi-équivalence, on a [RCOOH (aq)]éq = [RCOO –(aq)]éq], lorsque Vb =

𝑉𝐵𝐸

2

Sachant que pH = pKA + 𝑙𝑜𝑔 (R−COO−

R−COOH) alors pH = pKA + log 1 = pKA + 0 = pKA

Donc pH = pKA

𝑉𝐵𝐸

𝑉𝐵𝐸

2

Couple acide / base pKA

HCl2C-COOH / HCl2C-COO - 1,3

H2ClC-COOH / H2ClC-COO - 2,9

H-COOH / H-COO - 3,8

H3C-COOH / H3C-COO - 4,8

Le pKA = 4,8, alors il s’agit de de l’acide éthanoïque H3C-COOH.