Exercices

5

Acide chlorhydrique concentré

L’étiquette d’une solution d’acide chlorhydrique porte les données suivantes : $d = 1{,}189$ et $t = 38$ %.

◆ Préciser à quoi correspondent ces informations.

6

Soude

On dispose au laboratoire d’un flacon de soude de titre massique $\gamma = 20$ g·L^-1.

◆ Déterminer la concentration en quantité de matière de cette solution.

Donnée

• Masse molaire de l’hydroxyde de sodium : $M = 40{,}0$ g·mol^-1

7

Dosages pH‑métrique et conductimétrique

1. Dresser la liste du matériel nécessaire à la réalisation d’un titrage avec suivi pH‑métrique et faire le schéma du montage.


2. Dresser la liste du matériel nécessaire à la réalisation d’un titrage avec suivi conductimétrique et faire le schéma du montage.

8

Volume à l'équivalence

On réalise deux titrages de deux solutions avec des méthodes de suivi différentes.

◆ Déterminer les volumes à l'équivalence.

9

Détermination d’une concentration

✔ APP : Extraire l'information utile

Dans un catalogue, on trouve deux références de soude, pour lesquelles on peut lire :

◆ Calculer les concentrations en quantité de matière des deux solutions.

10

Concentration d'acide chlorhydrique

✔ APP : Extraire l'information utile

◆ Exprimer, puis calculer la concentration en masse d’acide chlorhydrique en (g·L^-1) dont la densité est $d = 1{,}18$ et dont le titre massique est $t = 30  \%$.

11

Concentration de soude

✔ REA : Appliquer une formule

◆ Calculer la concentration en masse d’hydroxyde de sodium dont la densité est $d = 1{,}11$ et dont le titre massique est $t = 10 \%$.

Donnée

• Masse molaire de l’hydroxyde de sodium : $M = 40{,}0$ g·mol^-1

12

Titrage de l’acide chlorhydrique

✔ APP : Faire un schéma

On souhaite vérifier la concentration d’une solution d’acide chlorhydrique en réalisant un titrage avec suivi pH‑métrique. Pour cela, le dosage d’un volume $V = 20{,}0$ mL de la solution de concentration $c$ inconnue par de la soude $\text{(Na}^+\text{(aq) ; HO}^-\text{(aq))}$ de concentration $c_\text{B} = 1{,}00 × 10^{-1}$ mol⋅L^-1 est réalisé.

1. Faire le schéma du montage.
2. Écrire l’équation de la réaction acide‑base qui se produit dans le bécher. Les mesures du $\text{pH}$ sont relevées dans ce tableau :




3. Tracer la courbe $\text{pH} = f(V_\text{B})$.

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4. Déterminer le volume à l'équivalence $V_\text{E}$.


5. Exprimer puis calculer la concentration en quantité de matière en acide chlorhydrique.

Données

• Couples acide‑base : $\text{H}_3\text{O}^+ \text{(aq)/}$$\text{H}_2\text{O(l)}$ et $\text{H}_2\text{O(l)/}$$\text{HO}^-\text{(aq)}$

13

Titrage de l’ammoniaque

✔ VAL : Exploiter un ensemble de mesures

L’ammoniaque est une solution aqueuse d’ammoniac $\text{NH}_3\text{(aq)}$ utilisée en teinturerie pour raviver les couleurs des tissus ou nettoyer les taches.
On réalise le dosage d’un volume $V = 20{,}0$ mL d’une solution commerciale d’ammoniac diluée vingt fois par de l’acide chlorhydrique de concentration $c_\text{A} = 5{,}0 \times 10^{-2}$ mol⋅L^-1. L’équation de la réaction support du dosage s’écrit :
$\mathrm{NH}_{3}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{NH}_{4}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})$

1. Identifier les deux couples acide‑base.


2. Déterminer le volume à l'équivalence.


3. En déduire la concentration de l’ammoniaque diluée, puis celle de la solution commerciale.

14

Titrage de l’acide éthanoïque

✔ RAI/ANA : Choisir un protocole

On souhaite vérifier la concentration $c_\text{A}$ d’une solution d’acide éthanoïque $\text{CH}_3\text{COOH(aq)}$. Pour cela, on dose un volume $V_\text{A} = 10{,}0$ mL d’acide éthanoïque par de la soude de concentration $c = 1{,}00 \times 10^{-1}$ mol⋅L^-1. On ajoute, avant de commencer le dosage, $150$ mL d’eau distillée.

1. Faire le schéma du montage qui permet de réaliser ce titrage avec suivi conductimétrique.

2. Écrire l’équation de la réaction support du titrage.


3. Déterminer le volume à l'équivalence à partir de la courbe ci‑dessous.


4. Déterminer la concentration en acide éthanoïque.


■ Suivi conductimétrique du dosage

Données

• Couples acide‑base : $\text{CH}_3\text{COOH(aq)}/$$\text{CH}_3\text{COO}^-\text{(aq)},$ $\text{H}_3\text{O}^+ \text{(aq)/}$$\text{H}_2\text{O(l)}$ et $\text{H}_2\text{O(l)/}$$\text{HO}^-\text{(aq)}$

15

Titrage des ions chlorure

✔ RAI/MOD : Modéliser une transformation

On souhaite déterminer la concentration en ion chlorure de l’eau de mer. Pour cela, on réalise un titrage par suivi conductimétrique d’un volume $V = 10{,}0$ mL d’eau de mer diluée dix fois par une solution de nitrate d’argent $\text{(Ag}^+\text{(aq)} ; \mathrm{NO}_{3}^{-} \text{(aq))}$ de concentration $c_2 = 1{,}00 \times 10^{-1}$ mol⋅L^-1. La réaction support du dosage est une réaction de précipitation au cours de laquelle se forme du chlorure d’argent $\text{AgCl(s)}$. On ajoute $200$ mL d’eau avant de commencer le dosage.

1. Faire le schéma du montage.
2. Écrire l’équation de la réaction support du dosage.


3. Le volume à l'équivalence est $V_\text{E} = 15{,}2$ mL. En déduire la concentration en ion chlorure de l’eau de mer.

16

Calcul de quantités de matière

✔ REA/MATH : Utiliser un langage de programmation

On réalise le dosage de la soude par l’acide chlorhydrique. À l’état initial, on introduit un volume $V = 10{,}0$ mL de soude $\text{(Na}^+\text{(aq) ; HO}^-\text{(aq))}$ de concentration $c = 1{,}00 \times 10^{-3}$ mol⋅L^-1 dans un bécher et on verse l’acide chlorhydrique $\text{(H}_3\text{O}^+\text{(aq) ; Cl}^-\text{(aq))}$ de concentration $c' = 5{,}00 \times 10^{-4}$ mol⋅L^-1.

1. Exprimer, puis calculer les quantités de matière d’ions initialement introduites dans le mélange.


2. Préciser quelles sont les solutions titrantes et titrées.


3. Écrire l’équation de la réaction support du titrage.


4. Calculer le volume à l'équivalence $V_\text{E}$.


On étudie le mélange avant l’équivalence.

5. Écrire le programme, en langage Python, permettant de calculer la quantité de matière d’ions hydroxyde restant dans le mélange lorsqu’on verse un volume $V'$ d’acide chlorhydrique.

6. Donner les quantités de matière d’ions hydroxyde pour $V'$ égal à $2{,}00$ mL, $5{,}00$ mL, $15{,}0$ mL et $20{,}0$ mL.

17

Représentation des quantités de matière

✔ REA/MATH : Utiliser un langage de programmation

On réalise un mélange contenant un volume $V_1 = 50{,}0$ mL d’acide nitrique $\text{(H}_3\text{O}^+\text{(aq)} ; \mathrm{NO}_{3}^{-} \text{(aq))}$ de concentration $c_1 = 2{,}00 \times 10^{-3}$ mol⋅L^-1 avec un volume $V_2$ de soude $\text{(Na}^+\text{(aq)} ; \text{HO}^-\text{(aq))}$ de concentration $c_2 = 5{,}00 \times 10^{-3}$ mol⋅L^-1.

1. Écrire le programme, en langage Python, permettant de calculer la quantité de matière d’ions présents dans le mélange lorsqu’on verse un volume $V_2$ de soude.

2. Donner les quantités de matière d’ions pour $V_2 = 10{,}0$ mL, $V_2 = 20{,}0$ mL et $V_2 = 40{,}0$ mL.

• Couples acide‑base :
  $\text{C}_3\text{H}_7\text{COOH(aq)/}$ $\text{C}_3\text{H}_7\text{COO}^-\text{(aq)}$, $\text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)/}$ $\text{H}_2\text{O(l)}$ et $\text{H}_2\text{O(l)} / \text{HO}^-\text{(aq)}$
  
  $\text{CH}_3\text{COOH(aq)/}$ $\text{CH}_3\text{COO}^-\text{(aq)},$ $\text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)/}$ $\text{H}_2\text{O(l)}$ et $\text{H}_2\text{O(l)/}\text{HO}^-\text{(aq)}$
  
  $\text{HCOOH(aq)/}$ $\text{HCOO}^-\text{(aq)},$ $\text{H}_3\text{O}^+\text{(aq)/}$ $\text{H}_2\text{O(l)}$ et $\text{H}_2\text{O(l)}/\text{HO}^-\text{(aq)}$

18

Volume à l'équivalence ◉◉◉

✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

On place dans un bécher un volume $V_1 = 10{,}0$ mL d’acide butanoïque $\text{C}_3\text{H}_7\text{COOH(aq)}$ de concentration $c_1 = 2{,}00 \times 10^{-3}$ mol⋅L^-1. On ajoute progressivement un volume de soude de concentration $c_2 = 5{,}00 \times 10^{-3}$ mol⋅L^-1.

1. Faire le schéma du montage.

2. Écrire l’équation de la réaction support du titrage.


3. Calculer le volume à l'équivalence du dosage.

19

Concentration d’une solution ◉◉◉

✔ APP : Faire un schéma

On réalise le titrage avec suivi pH‑métrique d’un volume $V = 10{,}0$ mL d’acide éthanoïque $\text{CH}_3\text{COOH(aq)}$ par de la soude de concentration $c = 1{,}00 \times 10^{-1}$ mol⋅L^-1.

1. Écrire l’équation de la réaction support du dosage.


2. Le volume versé à l’équivalence est $V_\text{E} = 12{,}3$ mL. Exprimer, puis calculer la concentration de la solution.

20

Exploitation d'une courbe ◉◉◉

✔ APP : Faire un schéma

On réalise le dosage de $20$ mL d’acide méthanoïque $\text{HCOOH(aq)}$ dilué dix fois par de la soude de concentration $c = 2{,}0 \times 10^{-2}$ mol⋅L^-1. On obtient la courbe ci‑dessous.

1. Faire le schéma du montage.


2. Écrire l’équation de la réaction support du dosage.


3. Déterminer le volume à l'équivalence du dosage.


4. Calculer la concentration en quantité de matière d'acide méthanoïque dans la solution diluée et en déduire celle de la solution commerciale.