I- Analyse d’une solution commerciale d’acide chlorhydrique.

L’étiquette d’une bouteille contenant une solution S₀ d’acide chlorhydrique porte les indication suivantes :

« Acide chlorhydrique, masse volumique μ = 1190 g / L,

Pourcentage massique P = 37 % »

On introduit un volume V = 4,2 mL de solution S₀ dans une fiole jaugée de 500 mL contenant 100 mL d’eau distillée.

Puis on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge.

1)- Comment prélever 4,2 mL de solution S ₀ ? (précautions et matériel)

Pourquoi a-t-on introduit de l’eau distillée dans la fiole jaugée avant d’introduire la solution d’acide chlorhydrique ?

-    Préparation de la solution S ₀ :

-    Mettre des gants et des lunettes

-    Verser quelques mL de solution mère dans un bécher de 50 mL

-    Pipette graduée de 5 mL muni de sa propipette

-    Fiole jaugée de 100 mL et entonnoir

-    On introduit un peu d’eau distillée dans la fiole jaugée pour diluer l’acide et éviter un échauffement trop important de la solution.

2)- Déterminer l’ordre de grandeur de la valeur de la concentration molaire C de la solution S préparée.

-    Ordre de grandeur de la concentration de la solution S.

-    Masse d’un volume V = 4,2 mL de solution mère :

-    m (S₀) = μ . V

-    Masse de soluté (chlorure d’hydrogène) présent :

-    m  = μ . V . P

-    Quantité de matière de soluté (chlorure d’hydrogène) :

-     

-    Concentration de la solution S d’acide chlorhydrique :

-     

3)- Afin de vérifier cette concentration, on titre S par une solution aqueuse B d’hydroxyde de sodium (Soude).

La concentration de la solution est C_B = 4,00 x 10 ^{– 3} mol / L.

Dans un volume V_B = 20,0 mL de solution B, on verse progressivement la solution S.

On mesure la valeur du pH après chaque ajout de volume V_S (mL).

On obtient la courbe suivante :

a)-  Faire le schéma du dispositif expérimental.

 

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

-       il se produit la réaction :

H₃O⁺  (aq)   +   HO^– (aq)   →   2 H₂O

c)-  Calculer la constante d’équilibre de cette réaction. Quels qualificatifs peut-on associer à cette réaction chimique ?

-    C’est la réaction inverse de l’autoprotolyse de l’eau. La constante d’équilibre de cette réaction est :

-     

-    cette réaction est quasi totale car K > 10 ⁴.

-    Remarque : Une réaction de dosage est toujours totale, rapide, unique.

d)-  Déterminer les coordonnées du point d’équivalence E.

-    En déduire la valeur de la concentration C de la solution S, puis la concentration C₀ de la solution S₀.

-    Comparer le résultat à celui de la question 2)- et conclure.

-    Méthode graphique :

 

-    La méthode des tangentes permet de déterminer les coordonnées du point d’équivalence E.

-    Coordonnées du point E : V_SE ≈ 8,3 mL et pH_E ≈ 7,0

-    Remarque : Il manque des points au voisinage de l’équivalence pour pouvoir obtenir une meilleure précision.

-    À l’équivalence, la quantité de matière d’ions hydroxyde initiale est égale à la quantité de matière d’ions hydronium ajoutée :

-     

-    La solution S de concentration C a été obtenue par dilution de la solution S₀ de concentration C₀.

-     

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

-     

-    Comparaison de C :

-     

-    Les résultats sont compatibles.

-    On peut aussi comparer les valeurs de C₀ :

-    Comparaison de C₀ :

-    Il faut rechercher la valeur de C₀ à partir des données initiales :

-     

-       Comparaison de C ₀ :

-        

-       Les résultats sont médiocres. Il faudrait travailler avec une précision plus grande.

-    Ici, on ne peut garder que deux chiffres significatifs.