TP Chimie. N° 03

Avancement final

de réactions

acido-basiques. 

Enoncé.

 

   

Correction

I - Le pH-mètre.
II - étude de la réaction entre l’acide éthanoïque et l’eau.
III - Étude de la réaction entre le chlorure d’hydrogène et l’eau.

IV - Étude complémentaire :

V - Conclusions générales.

 

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Programme 2012 :

Programme 2012 : Physique et Chimie

 

Matériel :

Acide éthanoïque pur, fiole jaugée de 500 mL (1), eau distillée,

pH-mètre, solutions tampons, pipette graduée de 5 mL,

solutions  : acide chlorhydrique : C = 1,0 x 10 –1 mol / L, C1 = 1,0 x 10 –2 mol / L,

éthanoate de sodium (solide) et chlorure de sodium (solide)

Pipette jaugée de 10 mL et fiole jaugée de 100 mL,  pH-mètre, agitateur magnétique,

barreau aimanté, thermomètre, stylos.

Données : 

masse molaire de l’acide éthanoïque M = 60,05 g / mol 

densité : d = 1,05 ; masse volumique de l’eau : μ0 = 1,00 g / cm 3.

 

But : Mesurer le pH de solutions acides de concentrations différentes.

Étudier le taux d’avancement de la réaction entre un acide et l’eau.

 

I- Le pH-mètre.

1)- Présentation de l’appareil.

2)- étalonnage

 

II- étude de la réaction entre l’acide éthanoïque et l’eau.

1)- Mise en solution aqueuse de l’acide éthanoïque.

a)- expérience 1 : L’expérience est réalisée par un binôme.

Préparation de la solution mère S.

Mode opératoire :

-  Mettre les gants et les lunettes.

Prendre une fiole jaugée de 500 mL.

La remplir partiellement d’eau distillée.

-  verser avec précaution :

-  ma = 3,00 g que l'on pèse avec une balance électronique d’acide éthanoïque pur.

-  Compléter avec de l’eau distillée (3 / 4), homogénéiser, puis compléter jusqu’au trait de jauge et mélanger.

-  Remarque : chaque groupe prend 50 mL de la solution S.

b)- Expérience 2 :

Préparation de la solution fille S1.

Indiquer  le matériel nécessaire à la préparation de 100 mL de la solution fille S1.

-  La solution fille est obtenue en diluant 10 fois la solution mère S.

Préparer la solution fille S1.

c)- Mesures : mesurer le pH de la solution mère S et de la solution fille S1.

2)- Exploitation.

Déterminer la valeur de la quantité de matière n app en soluté apporté lors de la préparation de la solution mère.

En déduire les valeurs des concentrations C de la solution mère et C1 de la solution fille.

-  Présenter les résultats sous forme de tableau :

 

Concentration mol / L

pH

Solution mère S

 

 

Solution fille S1

 

 

Remarque et conclusion.

3)- Interprétation.

-  Couple acide éthanoïque / ion éthanoate : CH3COOH (aq) / CH3COO (aq)

-  Lors de la réaction acido-basique, 

-  il y a un transfert de proton de l’acide du couple, CH3COOH (aq) / CH3COO (aq 

-  vers la base du couple H3O +(aq) / H2O (ℓ).

-  Équation de la réaction : pour le moment, on utilise la notation suivante :

CH3COOH (aq)     +   H2O ()      →   CH3COOH (aq)    +   H3O + (aq)

Dresser le tableau d’avancement de la réaction.

a)-     Étude de la solution mère S.

-  A partir de l’expérience 1, déterminer la valeur de l’avancement maximal xmax de la réaction. 

-  Remarque : le soluté apporté est l’acide éthanoïque pur.

L’eau constituant majoritaire est le solvant. 

-  En conséquence, l’eau est en large excès. Le soluté est le réactif limitant de la réaction.

-  A partir de la valeur du pH de la solution mère, déterminer la valeur de l’avancement final xf de la réaction.

-  Comparer les valeurs de xmax et xf. Conclusion : 

-  Que peut-on dire de la transformation chimique se produisant entre l’acide éthanoïque pur et l’eau ? 

b)-  Étude de la solution fille S1. Idem.

 

III- Étude de la réaction entre le chlorure d’hydrogène et l’eau.

1)- Mise en solution aqueuse du chlorure d’hydrogène.

-  On dissout du chlorure d’hydrogène gazeux dans l’eau.

On obtient une solution aqueuse appelée acide chlorhydrique. 

-  Les solutions sont déjà préparées.

-  Solution mère S : C = 1,0 x 10 –1 mol / L.

-  Solution fille  S1 : C1 = 1,0 x 10 –2 mol / L.

2)- Mesures : mesurer le pH de la solution mère S et de la solution fille S1.

3)- Interprétation :

-          Présenter les résultats sous forme de tableau :

 

Concentration mol / L

pH

Solution mère S

 

 

Solution fille S1

 

 

 

-  Quel renseignement peut-on tirer de la connaissance des concentrations ?

-  Écrire l'équation de la réaction entre le chlorure d’hydrogène (gaz) et l’eau.

a)-     Étude de la solution S.

-  déterminer la valeur de l’avancement maximal  xmax de la réaction. 

-  Remarque : L’eau constituant majoritaire est le solvant.

En conséquence, l’eau est en large excès. 

-  Le soluté est le réactif limitant de la réaction.

-  A partir de la valeur du pH de la solution mère, déterminer la valeur de l’avancement final xf de la réaction.

-  Comparer les valeurs de xmax et  f. Conclusion : 

-  Que peut-on dire de la transformation chimique se produisant entre le chlorure d’hydrogène et l’eau ?

 

IV- Étude complémentaire : une transformation chimique peut-elle avoir lieu dans les deux sens ?

1)- Réaction entre les ions chlorure et les ions oxonium.

a)- Expérience 3 :

Mode opératoire : verser 40 mL de solution S d’acide chlorhydrique dans un erlenmeyer. 

-  Placer la sonde pH-métrique, le barreau aimanté et maintenir l’agitation.

-  Attendre que la valeur du pH se stabilise. Noter sa valeur et ajouter délicatement quelques grains de chlorure de sodium.

b)- Observations et interprétation.

2)- Réaction entre les ions éthanoate et les ions oxonium.

a)-     Expérience 4 :

Mode opératoire : verser 40 mL de solution S d’acide éthanoïque dans un erlenmeyer. 

-  Placer la sonde pH-métrique, le barreau aimanté et maintenir l’agitation.

-  Attendre que la valeur du pH se stabilise. Noter sa valeur et ajouter délicatement quelques grains d’éthanoate de sodium.

b)-     Observations et interprétation.

 

V- Conclusions générales.

-  Remarque :

-  Les ions sodium Na + ne participent pas aux réactions mises en jeu dans les différentes manipulations.

-  Ce sont des ions spectateurs.