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Objectif : Mettre en évidence l'existence de transformations chimiques qui ne sont pas totales et montrer que celles-ci peuvent se faire dans les deux sens.

I. Expérience 1 : Réaction entre l'eau et l'acide éthanoïque.

On utilise les solutions suivantes :

S1 : solution d'acide éthanoïque de concentration C = 1,00 x 10^-1 mol.L^-1 préparée par le professeur.
S2 : solution S1 diluée au 1/10ème (100 mL à préparer par les élèves)

• Etalonner le pHmètre avec une solution tampon de pH connu.
• Mesurer le pH des deux solutions S1, et S2.

Questions :

1. Les valeurs de pH mesurées permettent-elles de dire qu'il y a eu réaction entre l'eau et l'acide éthanoïque (acide acétique) ? Si oui, écrire l'équation de cette transformation chimique.

2. Respectivement pour les solutions S1 et S2, faire un bilan de matière et déterminer xfinal (avancement final) sachant que [H3O⁺ ] = 10^-pH .

3. On peut déterminer xfinal en mesurant le pH, si on fait une hypothèse sur la cinétique de la réaction. Quelle est cette hypothèse ? Est-ce le cas dans cette expérience ?

4. Quelles sont les valeurs de xmax (avancement maximale si la réaction est totale) pour les solutions S2 et S3 ?

5. Calculer le rapport t = xfinal / xmax , appelé taux d'avancement final pour ces deux solutions.
Rappel : le volume utilisé est V = 100 mL.

6. Quelle est la réaction la plus avancée ?

7. Conclusions :

La réaction …………………. totale.
Une réaction est plus avancée quand l'acide est plus ………………………….. .

II. Expérience 2 : Réaction entre l'acide chlorhydrique et une solution d'éthanoate de sodium.

On utilise les solutions suivantes :

S'1 : solution d'acide chlorhydrique de concentration C = 1,00 x 10^-1 mol.L^-1 préparée par le professeur.
S'2 : mélange de 1,00 x 10^-2 mol d'acétate de sodium (solide) dans 100 mL de S'1 préparée par les élèves.

Donnée : la masse molaire de l'acétate de sodium est égal à 82,03 g.mol^-1

• Mesurer le pH des deux solutions S'1 et S'2.

Questions :

1. Les valeurs de pH mesurées permettent-elles de dire qu'il y a eu réaction entre l'acétate de sodium et l'acide chlorhydrique ? Si oui, écrire l'équation de cette transformation.

2. Quelle hypothèse fait-on sur le rôle des ions Na⁺ et Cl^- dans cette transformation ?

3. Pour la solution S'2, faire un bilan de matière et déterminer xfinal.

4. Déterminer xmax (avancement maximal si la réaction était totale) et le taux
d'avancement final t = xfinal / xmax

Rappel : le volume utilisé est V = 100 mL.

5. Conclusions :

Les réactions peuvent se faire dans les deux sens.
Il y a superposition de deux transformations chimiques :

(1) ………………………+ ……………… ……………………. + …………………………

(2) ………………………+ ……………… ……………………. + …………………………

Alors on peut introduire un nouveau symbolisme d'écriture, le signe =.

…………………………..+ ………………. = ……………………. + …………………………

Télécharger la correction de ce TP :

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Objectifs : Etudier l'influence de la composition initiale du système et de la nature de l'acide surt et Qr, éq d'une réaction acido-basique par conductimétrie

Principe : Deux acides différents sont étudiés à des concentrations initiales différentes.

Une moitié des élèves travaillent sur :

• l'acide méthanoïque HCOOH
• l'autre moitié sur l'acide éthanoïque CH3COOH.

I. Etalonnage du conductimètre.

En vous aidant de la fiche livrée par le constructeur, décrire en quelques lignes les différentes étapes de l'étalonnage du conductimètre.

…………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………..

II. Mesure de la conductivité de 4 solutions d'acide de concentration croissante.

Vous disposez de 250,0 mL de 4 solutions d'acide de concentrations :

• c = 1,00 x 10^-3 mol.L^-1
• c = 2,00 x 10^-3mol.L^-1
• c = 5,00 x 10^-3mol.L^-1
• c = 1,00 x 10^-2 mol.L^-1

III. Exploitation des résultats.

1. Ecrire l'équation de la transformation chimique correspondant à la réaction entre l'acide étudié et l'eau.
2. Quelle hypothèse fait-on sur la cinétique de cette réaction ?
3. Quelles sont les espèces chimiques ioniques présentes dans la solution ?
4. On peut négliger une de ces espèces chimiques ioniques, laquelle ?
5. Quelles sont les espèces chimiques moléculaires en solution ?
5. Ecrire l'expression de la conductivité en fonction de [H3O⁺].
6. Etablir l'expression de Qr,éq en fonction de [H3O⁺].

7. Détermination de Qr,eq.

Données :

l(H3O⁺) = 3,5 x 10^-2 S.m2.mol^-1
l(HCOO^-) = 0,5 x 10^-2S.m2.mol^-1
l(CH3COO^-) = 0,4 x 10^-2 S.m2.mol^-1

Compléter le tableau suivant :

8. Détermination de t (taux d'avancement final de réaction).

1. Quelle est la relation entre xfinal et [H3O⁺]eq ?
2. Quelle est la relation entre xmax et c ?
3. Compléter le tableau suivant :

9. En comparant vos résultats avec ceux de vos camarades, conclure :

La valeur de Qr, éq est …………………………………………………….... des concentrations initiales.

La valeur de Qr, éq est …………………………………………………….... de la nature de l'acide.

La valeur de t est ………………………………………………………….. des concentrations initiales.

La valeur de t est ………………………………………………………….. de la nature de l'acide.

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Objectifs : Mettre en évidence des différents domaines d'absorption visible d'un indicateur coloré et en déduire la valeur de la constante d'acidité associée et son pKA.

Principe : On détermine le maximum d'absorption d'une solution de BBT en milieu acide et en milieu basique.

On réalise plusieurs solutions de BBT dans différentes solutions de pH de 4 à 10 environ.
A partir des absorbances à différents pH, on déterminera les concentrations des formes acides notées " HInd " et basique, notée " Ind^- " du BBT.
On en déduira la valeur du pKA du BBT, c'est à dire le pH de la solution contenant autant de forme acide que de forme basique.

I. Spectres d'absorption du BBT en milieu acide et en milieu basique.

Les deux solutions de BBT en milieu acide et milieu basique.

A partir d'une solution de BBT à 5,0 x 10^-4 mol.L^-1 , on prépare :

La solution acide en effectuant le mélange suivant :
100 mL de solution de BBT à 5,0 x 10^-4mol.L^-1+ 100 mL d'acide chlorhydrique à 1,0 mol.L^-1 + 800 mL d'eau.

La solution basique en effectuant le mélange suivant :
100 mL de solution de BBT à 5,0 x 10^-4 mol.L^-1 + 100 mL de soude à 1,0 mol.L^-1+ 800 mL d'eau.

• En milieu acide, le BBT est de couleur ………………
• En milieu basique, le BBT est de couleur………………….

Pour obtenir le spectre d'absorption du BBT dans les deux milieux, vous disposez de :

- un spectrophotomètre relié à un ordinateur.
- un logiciel d'acquisition.

Les différentes manipulations informatiques

- Lancer le logiciel SYNCHRONIE / Exécuter SYNCHROCHIM / Acquisition / OK
- Choisir SPECTROPHOTOMETRE JENWAY 6300 / COM 1
(le logiciel effectue automatiquement un test)
- Plage de mesure / Tracé d'un spectre /
- Début du spectre : 350 nm / Fin du spectre : 700 nm / Intervalle de mesure : 5 nm
- Désactiver la mesure de la transmittance.
- Cliquer sur Acquisition / Démarrer

- Cliquer sur oui pour recalculer la ligne de base (faire un blanc)
- Placer la cuve contenant de l'eau distillée.
- Cliquer sur démarrer.

- Introduire la cuve contenant une solution de BBT de concentration 5.10^-4mol.L^-1
- Lancer l'acquisition en cliquant sur OK. (Durée environ 5 min).
- Fermer à la fin de l'opération.

On obtient les courbes A = f(l). Imprimer ces courbes.
Enregistrer sous bureau / spectrophotométrie / courbe absorbanceBBT1 et courbe absorbanceBBT2

Déterminer les longueurs d'onde correspondantes aux maximums d'absorption du BBT en milieu acide et en milieu basique.

lmax (Hind) = ………… nm et lmax (Ind^-) = ………… nm

II. Réalisation de la gamme de couleur de BBT avec une solution à pH croissant.

• Dans un bécher, prélever à la pipette jaugée, 20 mL de solution de Britton-Robinson (cette solution qui servira de solvant est un mélange d'acides qui a la propriété d'avoir un pH qui varie linéairement en fonction du pH).
• Après étalonnage du pHmètre, mesurer le pH de la solution.
• Ajouter à l'aide d'une burette graduée, un volume V de soude à 1,0 x 10-1 mol.L-1 afin d'obtenir un pH égal à 4 (On commencera l'expérience à ce pH).
• Mettre de côté ce premier bécher à pH 4.

On veut fabriquer 15 solutions de Britton-Robinson de pH croissant à partir de pH 4. Pour cela :

• Dans un nouveau bécher, on verse une nouvelle fois 20 mL de solution de Britton-Robinson.
• On ajoute le même volume V, puis on ajoute à nouveau 0,5 mL de soude.
• On mesure le pH.
• On répète cette opération 13 fois avec de nouveaux béchers et des ajouts de 0,5 mL de soude à chaque fois.

Réalisation de la gamme de couleur

• Prélever 10 mL de chaque bécher et placer les dans 15 nouveaux béchers propres et secs.
• Ajouter à la pipette jaugée, 1 mL de solution de BBT de concentration C = 5,0 x 10^-4 mol.L^-1
• Prendre une photo de la gamme réalisée.

III. Mesure de l'absorbance des différentes solutions de BBT.

• Sur le spectrophotomètre, se placer à l = 630 nm (c'est à dire lmax de la solution de BBT en milieu basique).
• Mesurer l'absorbance des différentes solutions de BBT.

IV. Résultats et exploitations des résultats.

1. Compléter le tableau fourni sur la feuille annexe après avoir répondu aux questions suivantes :

1.1. Quelle est la concentration du BBT dont on mesure l'absorbance ?
1.2. En appliquant la loi de conservation de la matière, déterminer la relation qui existe entre la concentration C en BBT, la concentration de sa forme basique [Ind^-] et sa concentration en forme acide [Hind].
1.3. Quelle est la forme prédominante du BBT dans l'acide chlorhydrique ?
1.4. Quelle est la forme prédominante du BBT dans la soude ?
1.5. L'expression de l'absorbance A en fonction de la concentration est A = e.c.l avec e, le coefficient d'extinction molaire de l'espèce chimique et l, la longueur de la cuve, c'est à dire l'épaisseur de la solution.
Pour une solution contenant les différentes espèces chimiques absorbantes [Hind] et [Ind^-], on a :
A = eHInd. [HInd].l + eInd. [Ind^-].l.
1.5.1. Que devient cette expression en milieu acide ?
1.5.2. Que devient cette expression en milieu basique ?
1.5.3. Que devient cette expression pour la valeur l = 630 nm ?
1.5.4. Montrer que l'on peut écrire que Amax = eInd. C .l a pH élevé.
1.5.5. Etablir la relation entre Amax, A, C et [Ind^-].
1.5.6. En déduire que % (Ind^-) = [A / Amax]x100

2. Tracer sur une même feuille, les graphes % (Ind-) = f(pH) et % (Hind) = f (pH).
3. Sachant que pour [HInd] = [Ind^-] on a pH = pKA, en déduire la valeur du pKA du BBT.

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Objectif : déterminer la concentration de différentes espèces chimiques par titrage.

Vous utiliserez deux méthodes différentes.

· Titrage pH-métrique.
· Titrage par colorimétrie.

I. Titrage par pH-métrie.

Le titrage par pH-métrie permet de déterminer la concentration d'une espèce chimique et de visualiser l'évolution du pH lors de l'ajout de la solution titrante.

Espèce chimique à titrer : acide sulfamique NH2SO3H.
Produit domestique : détartrant pour cafetière Melika®.
Espèce chimique titrante : solution aqueuse de soude de concentration c = 1,0 x 10^-1 mol.L^-1.

1. Remplir la burette de soude.

a- Quelles verreries utilisez-vous afin de verser la soude dans la burette ?
b- Quelle méthode utilisez-vous afin de bien être au zéro de la burette ?

2. Préparation de la solution d'acide sulfamique.

a- peser 0,5 g de détartrant dans un bécher.
b- Ajouter un peu d'eau distillée afin de dissoudre la poudre.
c- Verser la solution dans une fiole jaugée de 100,0 mL, que vous compléterez avec de l'eau distillée.

3. Verser 20,0 mL de la solution dans un bécher.
4. Ajouter mL par mL, de la soude et relever la valeur du pH à chaque fois. (En approchant du pH à l'équivalence 7, verser 0,5 mL par 0,5 mL de soude).
5. Tracer le graphe pH = f (VOH-) et dpH / dV = f(V)
6. Ecrire l'équation de la réaction de titrage.
7. Déterminer le volume de soude à l'équivalence.
8. Ecrire la relation entre les quantités de matière titrées et les quantités de matière titrantes.
9. En déduire la concentration de la solution d'acide sulfamique.
10. Calculer le pourcentage en acide sulfamique dans le détartrant à cafetière.

II. Titrage par colorimétrie.

Le titrage par colorimétrie utilise un indicateur coloré afin de visualiser l'équivalence. Il est rapide et précis pour les dosages où le saut de pH est marqué.

Espèce chimique à titrer : Ammoniac
Produit domestique : Décapant pour sols ou solution d'ammoniac
Ammoniac : NH3
Espèce chimiques titrante : Solution aqueuse d'acide chlorhydrique de concentration c = 1,0 x 10^-1 mol.L^-1.

1. Remplir la burette d'acide chlorhydrique.
2. Verser dans un bécher 20 mL de la solution d'ammoniac.
3. Ajouter quelques gouttes d'un indicateur coloré que vous choisirez parmi les trois suivants sachant que le pH à l'équivalence est proche de 6.

Questions :

· Justifier le choix de l'indicateur coloré.
· Pourquoi ne met-on que quelques gouttes d'indicateur coloré.
· Quelle est la couleur de l'indicateur coloré en milieu basique ?

4. Titrer en deux étapes la solution en ajoutant un volume croissant d'acide chlorhydrique en agitant régulièrement.

· 1ère étape : dosage rapide afin de repérer le volume à l'équivalence.
· 2ème étape : dosage précis à la goutte près pour déterminer le volume à l'équivalence.

5. Ecrire l'équation de la réaction de titrage.
6. Déterminer le volume d'acide VAE versé à l'équivalence.
7. Ecrire la relation entre les quantités de matière titrées et les quantités de matière titrantes.
8. En déduire la concentration de la solution d'ammoniac.