Le choux rouge (5 pts)

Le jus de chou rouge a une couleur qui dépend de la valeur du pH.

On se propose de l’utiliser comme indicateur coloré acido-basique naturel.

1)- Trois solutions de concentrations molaires volumiques voisines de 0,10 mol /L sont testées par cet indicateur coloré.

 On obtient les résultats suivants :

a)-  Donner le caractère acido-basique de chaque solution.

-  Caractère acido-basique de chaque solution :

-  Les solutions A et B (couleur rouge 0 < pH < 3) sont acides et la solution C est basique (couleur jaune 13 < pH < 14 ).

b)-  Une détermination plus précise de la valeur du pH des solutions A et B

donne les résultats suivants :

L’une de ces solutions est une solution d’acide éthanoïque, d’acide faible.

 Laquelle ? Justifier la réponse.

-  Acide fort et acide faible

-  Lorsqu’un acide est fort, pH ≈ – log C, en conséquence, B est un acide fort et A est un acide faible, pH > – log C.

-  La solution d’acide éthanoïque est la solution A.

c)-  Écrire l’équation de l’action de cet acide sur l’eau.

d)-  Donner l’expression de la constante K_A du couple acide/base mis en jeu.

-  Remarque : ne pas oublier que lorsque l’on écrit une constante d’équilibre, on fait toujours intervenir les concentrations des différentes espèces à l’équilibre.

-  Depuis 2003, on écrit avec l’indication eq pour préciser que l’on est à l’équilibre.

2)- Vous disposez du matériel suivant :

-  Pipettes jaugées : 1 mL ;  5 mL   ;  10 mL ;  20 mL ; et poire à pipeter.

-  Fioles jaugées :   50 mL   ;  100 mL ;  200 mL 

-  et d’un pH-mètre avec une sonde étalonnée ;

-  Éprouvettes graduées : ;  10 mL   ;  50 mL ;  100 mL   ; 

-  et d’un agitateur magnétique ;

-  Burette de 25 mL ;  barreau aimanté ;  béchers ; et pissettes d’eau distillée.

-  Comment, à partir de la solution identifiée à la question 1)- b)-,

préparer unvolume V = 100 mL de la solution d’acide éthanoïque diluée 10 fois ?

décrire brièvement le protocole expérimental.

-  Au cours de la dilution, il y a conservation de la quantité de matière de soluté.

-  Matériel :

-  Pipette jaugée de 10 mL + propipette

-  Fiole jaugée de 100 mL + explications.

3)- Sur la figure 1, ci-après, on trouve la courbe expérimentale du dosage d’un

 volume V_a = 20,0 mL de la solution d’acide éthanoïque, préparée dans laquestion 2)-,

par une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (encore appeléesoude) de concentration molaire volumique :

 C_b = 1,0 × 10^–2 mol / L.

La courbe tracée ci-après : figure 1, donne les variations du pH en fonction duvolume V de base versée.

a)-  Faire un schéma annoté du dispositif utilisé pour réaliser le suivi pH-métrique

 du dosage en indiquant les noms des récipients utilisés et les réactifs qu’ilscontiennent.

b)-  Écrire l’équation de la réaction de dosage.

c)-  Qu’appelle-t-on équivalence ? déterminer l’abscisse du point d’équivalence sur la courbe expérimentale.

-  À l’équivalence, les réactifs ont été mélangés dans les proportions définies par les coefficients de la réaction.

-  On peut déterminer  les coordonnées du point d’équivalence à l’aide de la méthode des tangentes : V_BE = 20,3 mL

d)-  En déduire la concentration molaire volumique C₁ de la solution d’acide éthanoïque.

-  À l’équivalence, la quantité de matière d’acide éthanoïque initialement présente est égale à la quantité de matière d’ions hydroxyde ajouté :

-   

e)-  En l’absence de pH-mètre, l’indicateur coloré chou rouge permet-il de visualiser l’équivalence ?

Justifier la réponse.

-  À l’équivalence, pH_E = 8,0,  dés que le chou perd sa coloration bleue (passe du bleu au vert), on est à l’équivalence.

-  L’équivalence peut être repérée par le passage de l’indicateur chou du bleu  au vert.

4)- La figure 2, ci-après, obtenue avec un logiciel, présente la simulation du même dosage.

Les courbes tracées représentent les variations :

-  Du pH en fonction du volume V_b de soude ajoutée,

-  Les pourcentages des espèces acide éthanoïque et ions éthanoate en fonction de V_b.

b)-  Que peut-on dire des concentrations molaires volumiques des espèces acide et base conjuguées présentes au point d’intersection des courbes 2 et 3 ?

En déduireune valeur approchée du pK_A du couple acide éthanoïque / ion éthanoate.

-  Au point d’intersection des deux courbes (V_b = 10 mL), les pourcentages en acide éthanoïque et en ion  éthanoate sont les mêmes (50%),

-  il en va de même des concentrations :

-  [CH₃COOH] = [CH₃COO ^–]  =>   pH = pK_A ≈ 4,8

c)-  Identifier les courbes 2 et 3. Justifier la réponse.

-  Au début du dosage, l’acide éthanoïque est l’espèce majoritaire (espèce dont le pourcentage est le plus élevé).

-  Au fur est à mesure que l’on ajoute de la soude, le pourcentage d’acide éthanoïque diminue et celui de la base conjuguée (ion éthanoate) augmente :

-  courbe (2) → acide éthanoïque et courbe (3) →  ion éthanoate.