Comment réaliser un dosage acide-base?

en présence de 2 couples acide base
La réaction de dosage acide base est totale

but: déterminer la concentration inconnue d'une solution à partir d'une réaction acide base


acide fort base forte
H3O+ + HO- donne 2 H2O

constante Kr=1014
couple en présence
H2O / HO- pKa=14

H3O+ / H2O pKa=0

acide faible base forte
H3CCOOH + HO- donne H3CCOO- + H2O

constante Kr=109,2
couple en présence
H2O / HO- pKa=14

H3CCOOH / H3CCOO- pKa=4,8

A l'équivalence
Les quantités de matière d'acide et de base sont dans les proportions stoéchiomètriques

Ca Va = Cb Vb


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comment repèrer l'équivalence ?

changement de couleur d'un indicateur coloré

brusque variation de pH

( méthode des tangentes ; la courbe dérivée passe par un maxi )



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comment évoluent les courbes si la concentration des réactifs varie ?

acide fort base forte

le pH à l'équivalence reste ègal à 7

les 2 parties quasi horizontales se rapprochent



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acide faible base forte

le pH à la demi équivalence reste ègal au pHa du couple acide base

la solution est une solution tampon à la demi équivalence

le pH à l'équivalence reste différent de 7 , mais se rapproche de 7.



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exercice 1 dosage d'un acide faible par une base forte
On neutralise un volume V=10mL d'une solution S d'acide salicylique (C7H6O3) par 12 mL d'une solution de soude de concentration 0,01 molL-1. vrai ou faux

La concentration de la solution S est égale à 0,012 molL-1.
Le pKa du couple ac salicylique / ion salicylate est voisin de 8
masse atomique molaire g mol-1 : C=12 ; O=16 ; H=1 pH 2,6 2,8 3,0 3,4 4 8 11
mL 0 4 6 8 10 12 14


La solution S a été obtenue par dissolution de 828 mg d'acide salicylique dans 500 mL d'eau.
On dose le même volume d'acide chlorhydrique de même concentration que S par la même solution de soude. L'équivalence est obtenue pour un volume de soude supérieur à 12 mL

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corrigé

à l'équivalence la qté de matière d'acide initiale (mol) est égale a la qté de matière de soude versée (mol)
CA VA =CB VB d'où CA=12*0.01/10= 1,2 10-2 mol L-1

faux à la demi équivalence de la réaction de dosage d'un acide faible par une base forte, le pH est égal au pKa soit d'après le tableau pKa=3

vrai masse molaire de l'acide salicylique 138 g mol-1

Qté de matière 0,828/138=6 10-3 mol dans 0,5 L ; 12,10-3 mol L-1

faux Dans les deux cas la Qté de matière d'acide initiale est la même( peu importe que l'acide soit entierement ou partiellement dissocié) même volume de soude



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exercice 2 dosage acide fort base forte
On dose 20 ml d'une solution d'acide chlorhydrique par la soude à0,01 molL-1 en présence de BBT. Le virage de l'indicateur se produit pour un volume de base de 9 mL .

La concentration initiale de l'acide est: 90 mmolL-1 ; 4,5 mmolL-1 ; 4,5 molL-1

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corrigé



Qté de matière d'ion hydroxyde (mol) 0,01*9 10-3 9 10-5
à l'équivalence qté de matière d'ion hydronium (mol) 9 10-5

concentration de l'acide molL-1 9 10-5/20 10-3 4,5 10-3



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exercice 3 degré d'un vinaigre
Le vinaigre est une solution d'acide éthanoique. Son degré d'acidité représente le % massique d'acide acétique pur en solution. pKa =4,8 pour le couple acide éthanoique / ion éthanoate.

réaction entre l'acide éthanoique et la soude: écrire l'équation bilan et calculer la constante Kr.
réaction entre le vinaigre et la soude: on dilue 10 fois le vinaigre. 20 mL de cette solution diluée sont dosés par 24 mL de soude à 0,1 mol L-1. Quel est le degré du vinaigre ?


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corrigé



H3CCO2H + HO- donnent H3CCO2- + H2O
la base la plus forte HO- réagit naturellement avec l'acide le plus fort H3CCO2H . La constante de cette réaction est d'autant plus grande que les pKa sont distincts.

Kr= 10-4,8 / 10-14 = 109,2. La réaction est totale.


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A l'équivalence CaVa=CbVb

Ca=24 10-3*0,1 / 20 10-3= 0,12 mol L-1.

en tenant compte de la dilution ,

la concentration du vinaigre est 1,2 mol L-1.

masse de vinaigre dans 1 L= masse molaire gmol-1 * concentration

masse d'acide dans 1 L=(2*12+2*16+4)*1,2= 72g

soit 72/1000 *100=7,2% en masse degré=7,2
H2O / HO- pKa=14
H3CCO2H /H3CCO2- 4,8


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exercice 4 dosage ion hydrogénocarbonate HCO3- étude de courbes

Une solution d'ion hydrogénocarbonate est dosée par une solution d'acide chlorhydrique à 0,01 mol L-1. 2 et 3 correspondent aux concentrations

Commenter chaque courbe.
Quel est le pKa du couple CO2/HCO3-
Pourquoi le pH à l'équivalence est-il inférieur à 7 ?


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corrigé



(1) dosage acide base pH=f(volume d'acide ajouté)
(2) évolution de la concentration en ion HCO3- au cours du dosage.

(3) évolution de la concentration en CO2 dissout au cours du dosage.Au delà de l'équivalence la qté de gaz dissout n'augmente plus mais le volume de la solution augmente, donc la concentration en CO2 diminue.


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A la demi équivalence d'un dosage acide fort base faible, le pH est égal au pKa du couple acide basemis en jeu. Lecture graphe (1) pour V=7 mL acide ajouté.

le pKa est proche de 6,5


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HCO3- + H3O+ donnent CO2 + 2 H2O

A l'équivalence les deux réactifs ont disparu; la solution contient un acide CO2 dissout ,donc pH inférieur à 7.



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samidos                       03/06/2009       Signaler un abus