Chapitre 2 Dosages acido-basiques

L’ESSENTIEL

Titrer (ou doser) une solution d’acide (ou de base) consiste à déterminer la concentration d’acide (ou de base) apporté dans cette solution.

Pour cela, on utilise une réaction acido-basique quasi totale entre l’espèce titrée (de volume connu, mais de concentration inconnue) et celle titrante (base ou acide fort de concentration et de volume connus).

L’équivalence correspond à une composition particulière du système telle qu’à l’état final les quantités de matière des réactifs soient nulles. Autrement dit, les réactifs sont introduits dans leurs proportions stœchiométriques.

L’équivalence peut être déterminée par:

colorimétrie : elle correspond au changement de teinte. Pour cela, la zone de virage de l’indicateur coloré utilisé doit contenir le pH à l’équivalence ;

suivi conductimétrique : elle correspond à la rupture de pente de la courbe σ = f(V_titrant ) ;

suivi pHmétrique : elle correspond au point d’inflexion de la courbe pH = f(V_{réactif titrant} )_, déterminé par la méthode des tangentes parallèles. Sa courbe dérivée, , peut également être utilisée puisque l’équivalence correspond au maximum de cette courbe.

Quatre principaux cas sont à retenir par suivi pHmétrique:

titrage des acides:

titrage des bases:

Remarque

Dans le cas de titrage d’acide faible ou de base faible : à un volume titrant ajouté de , correspond la demi-équivalence pour laquelle la valeur du pH du mélange alors obtenu est proche de la valeur du pKa du couple de l’espèce titrée. Le mélange obtenu à la demi-équivalence est une solution tampon (c’est pour cette raison que le pH varie peu lorsqu’on ajoute un volume modéré de l’espèce titrante).

S’ENTRAÎNER

QCM

La phénolphtaléine est un indicateur coloré qui met en jeu un couple acidebase noté HInd/Ind⁻ dont la zone de virage est 8,2 − 10,0. La forme HInd est incolore, la forme Ind⁻ est rose.

Données : Masses molaires en g · mol⁻¹ : Na = 23 ; O = 16 ; H = 1.

Indiquer la (les) réponse(s) exacte(s).

A. Une solution aqueuse de phénolphtaléine de pH = 11 est rose

B. Cet indicateur coloré convient bien pour déterminer l’équivalence lors du dosage d’une base faible par l’acide chlorhydrique

C. La phénolphtaléine reste incolore en présence d’une solution de chlorure d’ammonium

D. La phénolphtaléine reste incolore en présence d’une solution d’hydroxyde de sodium obtenue par dissolution de 1 g d’hydroxyde de sodium dans 250 cm³ d’eau

E. La phénolphtaléine est rose en présence d’une solution aqueuse de chlorure de sodium

CEERF 2010 : dosage colorimétrie

Dosage d’un vinaigre : l’étiquette d’une bouteille de vinaigre est déchirée, on ne peut pas lire son degré d’acidité. Le degré d’acidité d’un vinaigre exprime la masse d’acide éthanoïque pur contenu dans 100 g de vinaigre. On dilue ce vinaigre au 1/10^e, on prélève 20,0 mL de la solution ainsi obtenue, auxquels on ajoute quelques gouttes de phénolphtaléine et on titre le prélèvement avec une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium à 0,20 mol · L⁻¹. On note un changement de teinte pour un volume de base versé égal à 10,0 mL.

Données : masse volumique du vinaigre considérée égale à 1 kg · L⁻¹.

Masse molaire de l’acide éthanoïque est M = 60 g · mol⁻¹.

Le degré d’acidité du vinaigre est égal à:

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5

E. 6

F. 7

G. 8

H. Autre

On dose 10 mL d’une solution d’acide chlorhydrique par une solution de soude de concentration 1,00.10⁻² mol · L⁻¹. Le volume de soude versé à l’équivalence est de 12,4 mL.

Quelle est la concentration de l’acide en mol · L⁻¹ ?

A. 1,24.10⁻³

B. 8,06.10⁻²

C. 1,00.10⁻²

D. 0,806

E. 1,24.10⁻²

F. 5,00.10⁻²

Les questions 4 et 5 sont dépendantes l’une de l’autre.

On mélange 20 mL d’une solution de potasse KOH de concentration 10⁻² mol · L⁻¹ et 5 mL d’une solution d’acide bromhydrique, HBr, de concentration, c, inconnue ; le pH du mélange est égal à 11.

QUESTION 1

Quelle est la valeur de la concentration, c, de la solution acide ? (unité : mol · L⁻¹) ?

A. 0,5.10⁻²

B. 1,5.10⁻²

C. 2,5.10⁻²

D. 3,5.10⁻²

E. 4,5.10⁻²

QUESTION 2

Quel volume de solution d’acide bromhydrique faut-il ajouter aux 5 mL déjà versés pour atteindre l’équivalence ?

A. 0,7 mL

B. 3,0 mL

C. 5,7 mL

D. 8,3 mL

E. 9,5 mL

On réalise le dosage d’un acide par une base forte. On trace la courbe de dosage pH = f(x), où x représente la fraction d’acide salifié, pour deux concentrations différentes de l’acide. On obtient les courbes 1 et 2.

A. Il s’agit d’un acide fort car on n’a pas pH = pKa pour les deux courbes

B. Le pH = 7 à l’équivalence justifie le dosage d’un acide fort dans les deux cas.

C. La relation pH = pKa à la demi-équivalence ne s’applique pas aux solutions trop diluées

D. L’acide se comporte comme à un acide fort dans le cas de la courbe 2

Saint-Michel 2010 – Dosage acide base : Acide lactique

Le lait frais contient peu d’acide lactique CH₃ -CH(OH) COOH (pKa = 3,9).

Pour savoir si le lait est frais, on le dose par la soude de concentration 2,0 · 10⁻² mol · L⁻¹. On introduit dans un erlenmeyer 20,0 mL de lait et quelques gouttes d’indicateur coloré. V_E = 16,2 mL et pH_E = 8,2.

L’acidité d’un lait frais est inférieure à 17 °D (1 °D représente 0,10 g d’acide lactique par litre de lait).

Quelles sont les affirmations exactes ?

A. Le groupe carboxyle est présent dans la molécule d’acide lactique

B. L’espèce prédominante dans le lait de pH = 6,7 est CH₃ -CH(OH) COOH

C. À l’équivalence, la solution présente est du lactate de sodium

D. La concentration en acide lactique est 0,16 mol · L⁻¹

E. Le lait n’est pas frais

EFOM 2010 – Titrage acide base (soude)

On considère une prise d’essai de volume V₀ d’une solution d’un monoacide fort AH de concentration en acide apporté C₀. On titre l’acide AH à l’aide d’une solution de soude de concentration en soluté apporté C₁. On exprime le volume de soude versé par la valeur V et on pose x le rapport V sur V_E où V_E est le volume de soude versé à l’équivalence.

Quelles sont les affirmations exactes ?

A. On peut définir l’équivalence du titrage par

B. La concentration en A⁻ initialement présente vaut :

C. Avant l’équivalence, la concentration en ions oxonium restants est :

D. Le meilleur indicateur coloré pour ce titrage est la phénolphtaléine

E. À l’équivalence du titrage [H₃ O⁺_aq ]_équi = 1,0 · 10⁻⁶ mol · L⁻¹

EFOM 2010 : titrage acide base

L’équation chimique support du titrage par la soude d’une solution d’un acide AH se dissociant totalement dans l’eau est:

A. AH_(aq) + HO⁻_(aq) → A⁻_(aq) + H₂ O_(l)

B. H₃ O⁺_(aq) + HO⁻_(aq) → 2H₂ O_(l)

C. AH_(aq) + B⁻_(aq) → A⁻_(aq) + BH_(aq)

Un titrage équivaut à un dosage.

D. Vrai car sa mise en œuvre est la même

E. Faux car l’un vise à déterminer une quantité de matière et l’autre fait toujours appel à une réaction chimique

On pulvérise de nombreux comprimés d’aspirine de masse moyenne 605 mg. On pèse 300 mg de poudre ainsi obtenue que l’on introduit dans une fiole jaugée de 250 mL, on complète le volume à 250 mL en ajoutant de l’eau. On prélève 25 mL de la solution précédente que l’on dose, avec un indicateur coloré approprié, par de la soude 0,01 mol · L⁻¹. Le virage se produit pour 13,9 mL. La masse molaire moléculaire de l’aspirine est 180 g·mol⁻¹.

La masse d’aspirine dans un comprimé de 605 mg est égale à:

A. 605 mg

B. 300 mg

C. 249 mg

D. 500 mg

E. 1 000 mg

Données:

pKa (acide lactique/ion lactate) = 3,9 ;

masse molaire de l’acide lactique = 90 g·mol ⁻¹.

Sous l’action des ferments lactiques, le lactose contenu dans le lait se transforme en acide lactique de formule CH₃ -CHOH-COOH.

À 20 °C, si la teneur en acide lactique dépasse 5 g·L⁻¹, le lait caille. Le dosage de l’acidité en acide lactique permet d’apprécier son état de conversation. Pour doser l’acide lactique du lait, on place 20,0 mL de lait dans un bécher avec quelques gouttes de phénolphtaléine et on ajoute progressivement une solution d’hydroxyde de sodium à 0,05 mol·L⁻¹.

On observe l’équivalence pour un volume versé égal à 12,0 mL.

Que peut-on affirmer ?

A. Le pH à l’équivalence est supérieur à 7

B. Le pH à l’équivalence est égal à 7

C. La concentration de l’acide lactique dans le lait étudié est égale à 3,0 . 0⁻² mol·L⁻¹

D. Le lait est caillé

E. La teneur en acide lactique est inférieure à 5 g·L⁻¹

Lors d’un dosage acido-basique, on obtient la courbe ci-dessous:

Parmi les propositions suivantes, lesquelles sont exactes ?

A. Il s’agit du dosage d’une base forte par un acide fort

B. Il s’agit d’un dosage d’un acide fort par une base forte

C. Il s’agit du dosage d’un acide faible par une base forte

D. La concentration de la solution acide est d’environ 1,6.10⁻² mol·L⁻¹

E. Dans ce dosage, on peut utiliser une solution ammoniacale car c’est une base forte

On se propose de déterminer le degré d’acidité d’un vinaigre du commerce. Le degré d’acidité d’un vinaigre est la masse en gramme d’acide éthanoïque pur contenu dans 100 g de vinaigre. Le protocole expérimental est le suivant.

On prélève 10 mL de vinaigre à la pipette jaugée que l’on verse dans une fiole jaugée de 100 mL, on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge et on homogénéise.

On prélève 10 mL de la solution précédente que l’on dose par une solution d’hydroxyde de sodium de concentration 0,1 mol·L⁻¹. Le point d’équivalence est obtenu pour V_E = 13,5 mL.

Données:

masse volumique du vinaigre : 1,02 g·cm⁻³;

masse molaire moléculaire de l’acide éthanoïque 60 g·mol⁻¹.

Le degré d’acidité du vinaigre (arrondi à l’entier le plus proche) est égal à:

A. 10°

B. 12°

C. 9°

D. 11°

E. 8°

Données : zone de virage de quelques indicateurs colorés usuels:

hélianthine : 3,1 à 4,4 ;

bleu de bromothymol : 6,0 à 7,6 ;

phénolphtaléine : 8,2 à 10,0 ;

pKa (H₂ O/HO⁻) = 14 ;

pKa (H₂ PO₄⁻/HPO₄²⁻) = 7 ;

pKa (acide éthanoïque/ion éthanoate) = 4,8 ;

pKa (acide acétylsalicylique/ion acétylsalicylate) = 3,5 ;

pKa (H₃ O⁺/H₂ O) = 0.

On dose par l’acide chlorhydrique (0,1 mol·L⁻¹) une solution aqueuse obtenue par dissolution de 0,5 g de savon dans 100 mL d’eau.

Ce savon est constitué d’un seul type de carboxylate de sodium.

QUESTION 1

L’indicateur coloré à préférer, pour ce dosage d’une base faible par un acide fort est:

A. L’hélianthine

B. Le bleu de bromothymol

C. La phénolphtaléine

D. L’un ou l’autre au choix

QUESTION 2

On obtient l’équivalence pour environ 16,2 mL d’acide ajouté. On donne les masses molaires en g·mol⁻¹: C = 12 ; H = 1 ; O = 16 ; Na = 23.

L’ion carboxylate contenu dans le savon contient:

A. 12 carbones

B. 14 carbones

C. 16 carbones

D. 18 carbones

E. 20 carbones

On veut une solution tampon de pH = 7.

Quelles affirmations sont exactes ?

A. On utilise une eau salée

B. On utilise de l’eau ultra-pure

C. On utilise un mélange de 10 mL de Na₂ PO₄ (0,1 mol · L⁻¹) et 20 mL de Na₂ HPO₄ (0,1 mol·L⁻¹)

D. On utilise un mélange de 10 mL de NaH₂ PO₄ (0,1 mol·L⁻¹) et 10 mL de Na₂ HPO₄ (0,1 mol·L⁻¹)

Une solution aqueuse d’un acide faible AH de concentration 10⁻² mol·L⁻¹, possède un pH égal à 2,1. Le pKa du couple acido-basique AH/A⁻ est égal à 1,5. On réalise le dosage de 10 mL d’une solution 10⁻¹ mol·L⁻¹ par de la soude 10⁻¹ mol·L⁻¹.

Déterminer les affirmations exactes:

A. À l’équivalence, le pH est supérieur à 7

B. À l’équivalence, le pH est inférieur à 7

C. Le volume de soude versé à l’équivalence est égal à 10 mL

D. Le volume de soude versé à l’équivalence est égal à 1 mL

E. À la demi-équivalence, pH = pKa

Le dosage de 1 g d’un monoacide organique nécessite 11,35 mL d’une solution de soude de concentration 1 mol · L⁻¹.

On donne les masses atomiques en g·mol⁻¹ : H = 1 ; C = 12 ; O = 16.

Quelle est la formule brute de cet acide ?

A. C₂ H₅ O₂

B. C₃ H₆ O₂

C. C₄ H₈ O₂

D. C₅ H₁₀ O₂

E. C₆ H₁₂ O₂

On réalise une réaction de dosage d’un acide carboxylique noté AH par une solution de soude (ou hydroxyde de sodium).

On prélève au départ un volume V_A = 15,0 cm³ de la solution d’acide que l’on verse dans un bécher. Le pH de cette solution vaut pH = 3,1.

On verse progressivement dans le bécher un volume V_B de soude. Pour obtenir l’équivalence acido-basique, il faut verser V_B = 13,5 cm³.

Après l’équivalence, on continue de verser la soude jusqu’à ce que le pH de la solu tion dans le bécher se stabilise et tende vers la valeur de 12,3 (on considérera que le volume final de la solution dans le bécher est très grand devant V_A ).

QUESTION 1

À propos de l’équivalence acido-basique, quelles sont, parmi les propositions suivantes, celles qui sont vraies ?

1. Le repérage du point d’équivalence se fait directement par une simple mesure au pH-mètre.

2. Ce pH au point d’équivalence est toujours égal à 7,0.

3. Ce pH à l’équivalence vaut deux fois la valeur du pH obtenu à la demiéquivalence.

A. 1 seule est vraie

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