Prévoir l’allure d’une courbe de titrage pH-métrique à l’aide d’un tableur
Objectifs
Utiliser
un tableur pour prévoir ou vérifier l’allure de la courbe de titrage
pH-métrique d’une solution d’acide éthanoïque par une solution d’hydroxyde de
sodium.
« A l’aide de calculs effectués avec un tableur, tracer
le graphique qui, au volume de soude versé VB, fait correspondre le
pH de la solution au cours du titrage suivant :
VA = 20,0 mL d’une solution d’acide éthanoïque de
concentration molaire cA = 8,50.10-2 mol.L-1
sont titrés par une solution d’hydroxyde de sodium de concentration molaire cB
= 1,00.10-1 mol.L-1. »
Donnée : Le pKA du couple CH3COOH / CH3COO-
vaut 4,7.
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1) pH
de la solution d’acide éthanoïque initiale
Donner
l’expression de la constante d’équilibre de la réaction entre l’acide
éthanoïque et l’eau.
Sachant
que cette réaction est très limitée ( [CH3COOH]i » [CH3COOH]éq ), déduire de
l’expression précédente le pH de la solution d’acide éthanoïque.
Réponses :
Équation de la réaction : CH3CO2H(aq)
+ H2Oaq) = CH3CO2–(aq) + H3O+
Constante d'équilibre et pH :
=> 
=> 2.pH = pKA
- log cA
=> pH = 0,5.(4,7 - log 8,5.10-2)
=> pH = 2,9
=================
2)
Mélange réactionnel à l’équivalence du titrage
Écrire
l’équation de la réaction de titrage.
Calculer la constante
d'équilibre de cette réaction. La réaction de titrage est-elle très limitée ou
bien très peu limitée ?
Réponses :
CH3CO2H(aq) +
OH–(aq) = CH3CO2–(aq) + H2O
La
réaction peut être considérée comme totale puisque K >> 104
NB : La constante d'acidité du
couple H2O / HO- peut être retrouvée à partir de la
définition du KA : H2O + H2O = H3O+
+ HO-
=> 
(produit ionique de l'eau)
=================
Construire le tableau descriptif de l’évolution du système
à l’équivalence du titrage, pour un volume de soude VBE versé :
Réponse :
|
Équation : CH3CO2H(aq) +
OH–(aq) = CH3CO2–(aq) +
H2O |
||||
|
État initial (mol) |
cAVA |
cBVBE |
0 |
|
|
En cours (mol) |
cAVA - x |
cBVBE - x |
x |
|
|
État
final (mol) |
0 |
0 |
cBVBE |
|
=================
En déduire le volume de soude VBE
versé à l’équivalence.
Réponse :
A
l'état final de l'équivalence :
0 = cAVA - x = cBVBE
- x => cBVBE = cAVA
=> 
=================
A l'équivalence, quelles sont
les espèces majoritairement présentes dans le mélange réactionnel ?
Donner l’expression de la
constante d’équilibre des ions éthanoate sur l’eau.
Sachant
que cette réaction est très limitée ( [CH3COO-]i
» [CH3COO-]éq
), déduire de l’expression précédente le pH du mélange réactionnel.
Réponses
:
L'eau (solvant) , les ions
éthanoate, les ions sodium sont majoritairement présents
Équation de la réaction : CH3CO2-(aq)
+ H2Oaq) = CH3CO2H(aq) + HO-
Constante d'équilibre et pH:
=> - 2 pH = - pKA
- pKe - log [CH3COO-]i
=> 
=> pH = 0,5.(4,7 + 14 +
log [(1,0.10-1 . (17 / (17+20)]
=> pH = 8,7
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3)
Mélange réactionnel pour Vb < VbE
Construire le tableau descriptif de l’évolution du système
pour un volume Vb de soude versé :
|
Équation : CH3CO2H(aq) +
OH–(aq) = CH3CO2–(aq) +
H2O |
||||
|
État initial (mol) |
cAVA |
cBVB |
0 |
|
|
En cours (mol) |
cAVA - x |
cBVB - x |
x |
|
|
État final (mol) |
cAVA - cBVB |
0 |
cBVB |
|
=================
Quelles
sont les espèces chimiques majoritairement présentes dans le mélange ?
A partir
de la constante d’acidité du couple CH3COOH / CH3COO-,
établir l’expression du pH en fonction du volume de soude versé
Réponses
:
Avant l'équivalence, le mélange est
constitué principalement d'eau (solvant) et d'acide éthanoïque.
=> 
=> pH = 4,7 - log [(17 / VB) - 1] si VB est exprimé en mL
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4)
Mélange réactionnel pour Vb > VbE
Les ions
HO- provenant de la solution de soude versée après l’équivalence
deviennent majoritairement présents après l’équivalence.
Établir
la nouvelle expression du pH en fonction du volume de soude versé.
Réponse
:
=> pH = 14 - log [(20 + VB) / 0,1.(VB
- 17)] si VB
est exprimé en mL
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5)
Courbe de titrage théorique
|
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