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C 8 - R E A C T I O N A C I D E F A I B L E - B A S E F O R T E E T B A S E F A

C 8 - R E A C T I O N A C I D E F A I B L E - B A S E F O R T E E T B A S E F A I B L E - A C I D E F O R T D O S A G E - E F F E T T A M P O N 1 Document D. NDONG/PRF/SL TRAVAUX DIRIGES TERMINALE S Masses molaires en g.mol-1 : M(H) = 1 ; M(C) = 12 ; M (N) = 14 ; M (O) = 16 Les mesures de pH se font toutes à 25° C. 1 On introduit 4,83 g d'un monoacide carboxylique saturé dans de l'eau pour obtenir 1 litre de solution. Dans un bécher contenant 30 mL de cette solution on verse progressivement une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration molaire volumique CB = 10-1 mol.L-1. A chaque volume d'hydroxyde de sodium versé, on mesure le pH du mélange. On obtient alors le tableau de mesures ci-dessous. VB (mL) 0 5 10 15 20 24 28 30 32 34 36 40 pH 2,4 3,4 3,6 3,7 3,9 4,3 5,0 5,5 10,9 11,4 11,5 11,7 1) Tracer la courbe donnant les variations du pH en fonction du volume VB de base versé. Echelle : 1 cm pour 5 mL d'hydroxyde de sodium versé 1 cm pour 1 unité pH 2) Déduire graphiquement : 2.a- Une valeur approchée de la concentration molaire volumique CA de la solution aqueuse d'acide. En déduire la formule semi-développée et le nom de l'acide. 2.b- Le pKa du couple acide-base correspondant à l'acide carboxylique considéré. 3) Calculer les concentrations molaires des diverses espèces chimiques présentes dans le bécher lorsqu'on a ajouté un volume VB = 28 mL de solution d'hydroxyde de sodium. 4) On désire réaliser une solution tampon de pH = 4 et de volume V = 266 mL à partir de l'acide considéré et de la solution de soude de concentration molaire volumique CB = 10-1 mol.L-1. 4.a- Rappeler les caractéristiques d'une solution tampon. 4.b- Proposer une méthode pour obtenir cette solution tampon. (D’après Bac S1S3 98) 2 Les expériences sont réalisées à 25°C On dispose d'une solution d'acide méthanoïque de concentration molaire volumique Ca = 0,100 mol.L-1 et de pH = 2,4. 1) Calculer les concentrations des espèces chimiques présentes en solution. C 8 - R E A C T I O N A C I D E F A I B L E - B A S E F O R T E E T B A S E F A I B L E - A C I D E F O R T D O S A G E - E F F E T T A M P O N 2 2) Cet acide est-il fort ou faible ? Justifier la réponse. Ecrire l'équation-bilan de la réaction de l'acide avec l'eau. 3) Donner la définition selon Bronstëd d’un acide. 4) Dans un bécher, on introduit un volume Va = 20 mL de cette solution. On y ajoute un volume Vb d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration molaire volumique Cb = 0,250 mol.L-1. 4.a- Ecrire l'équation-bilan de la réaction. 4.b- Calculer le volume VE d’hydroxyde de sodium qu'il faut verser pour obtenir l'équivalence acido-basique. Le pH de solution vaut alors 8,3. Justifier, simplement, le caractère basique de la solution. 5) A la demi-équivalence le pH vaut 3,8. Montrer, en utilisant les approximations habituelles que cette valeur du pH est égale à celle du pKa du couple HCOOH/HCOO-. 6) Quand Vb devient très grand, largement supérieur à VE, quelle est, alors, la valeur limite du pH de la solution ? 7) En tenant compte des points remarquables rencontrés précédemment, tracer l'allure de la courbe de variation du pH en fonction du volume d'hydroxyde de sodium versé dans le bécher. (Extrait Bac S2 99) 3 Soit une solution d'acide benzoïque C6H5 ⎯ COOH de concentration molaire volumique C1. La constante d'acidité du couple C6H5 ⎯ COOH / C6H5 ⎯ COO- est KA = 6,3.10-5. Soit  le coefficient de dissociation de cet acide. 1) Etablir l'expression de KA en fonction de  et C1. N.B. : On pourra utiliser avantageusement l'équation de conservation de la matière et l'équation d'électroneutralité. Dans cette dernière on négligera [OH-] devant [H3O+]. 3) A un volume V de cette solution acide de concentration molaire volumique C1 = 10-4 mol.L-1, on ajoute un même volume V d'acide chlorhydrique HCl de concentration molaire volumique C2 = 2.10-3 mol.L-1. Soit -; le nouveau coefficient de dissociation de C6H5COOH dans le mélange. 3.a - Etablir l'expression de KA (la constante d'acidité) en fonction de -;C1, -;C2 et -; ; -;C1 et -;C2 étant respectivement les concentrations de C6H5COOH et Cl- dans le mélange de volume VT = 2 V. N.B. : Même indication que pour la question 2. a-. 3.b – Calculer -;. (Extrait Bac S1S3 2000) 4 Un composé organique B a pour formule brute C2H7N. 1) Donner les formules semi-développées possibles, les noms et classes de ces isomères. 2) Une solution aqueuse (S) du composé B de concentration molaire volumique Cb = 6,93. 10-2 mol.L-1 a un pH égal à 11,8 à 25° C. 2.a - Le composé B est-il une base faible ou une base forte ? Pourquoi ? C 8 - R E A C T I O N A C I D E F A I B L E - B A S E F O R T E E T B A S E F A I B L E - A C I D E F O R T D O S A G E - E F F E T T A M P O N 3 2.b - Déterminer théoriquement la valeur du pKa du couple acide-base relatif au composé B. 2.c - Pour vérifier la valeur de ce pKa on procède au dosage d'un volume Vb = 30 mL de (S). Ce dosage est réalisé avec une solution d'acide chlorhydrique de concentration molaire volumique Ca = 0, 10 mol.L- 1. La courbe de variation du pH du milieu réactionnel est représentée sur une feuille de papier millimétré ci-jointe. 3) Déterminer graphiquement le point d'équivalence et en déduire ses coordonnées. - En quoi la courbe pH = f(V.) confirme-t-elle la force de la base B, explicitée à la question 2.a- ? - Déterminer graphiquement la valeur du pKa du couple acide-base relatif au composé B et la comparer à celle déterminée théoriquement à la question 2.b-. 4) Lors du dosage de la solution (S), on peut repérer le point d'équivalence en utilisant un indicateur coloré. Parmi les indicateurs colorés suivants, quel est le plus approprié pour repérer le point d'équivalence ? (Justification à l'appui). Indicateur Hélianthine B.B.T Phénolphtaléine Zone de virage 3,1-4,4 6,0-7,6 8,2-10,0 (Extrait Bac S2 2000) 5 On dispose d'un flacon contenant une solution d'acide carboxylique CnH2n +1COOH dont la densité est d = 1,195 et titrant en masse 77 % d'acide pur. Avec une pipette on prélève un volume de 5 mL de cette solution que l'on étend à un litre avec de l'eau distillée dans une fiole jaugée de 1 litre. On prélève 20 mL de la solution ainsi diluée que l'on dose par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration molaire volumique Cb = 2,0. 10-1 mol.L-1. Dans le document joint sont donnés quelques points de la courbe pH = f(Vb) où Vb le volume de base versé. On considérera que pH = 2 pour Vb = 0 1) Compléter le tracé de la courbe et déduire de cette courbe la concentration molaire volumique Ca de la solution diluée ainsi dosée et le pKa du couple CnH2n +1COOH / CnH2n +1COO-. 2) Calculer la masse molaire de l'acide carboxylique. En déduire sa formule semi-développée et son nom. 3) On désire préparer un volume V = 315 mL de solution tampon de pH = 4 en mélangeant un volume V1 de la solution acide de concentration Ca et un volume V2 de solution saline CnH2n +1COONa de concentration molaire volumique C;b = 5,0.10-2 mol.L-1. 3.a - Qu'est-ce qu'une solution tampon ? Quelles sont ses propriétés ? 3.b - Déterminer les valeurs de V1 et V2. (Extrait BAC S1S3 2001) C 8 - R E A C T I O N A C I D E F A I B L E - B A S E F O R T E E T B A S E F A I B L E - A C I D E F O R T D O S A G E - E F F E T T A M P O N 4 6 On prépare une solution aqueuse d'une monoamine saturée B en versant une masse m = 5,9 g de cette amine dans de l'eau pure afin d'obtenir un volume V = 2 litres de solution. On dose ensuite un volume VB = 20 mL de uploads/Litterature/ c8-sol-tampon-pdf 1 .pdf