Exercices d'Application: Dosage Acide-Base

Exercice 1: Dosage de l'acide acétique dans le vinaigre

Énoncé: On souhaite déterminer la concentration en acide acétique (CH₃COOH) dans un vinaigre. Pour cela, on réalise un dosage pH-métrique d'un volume V_A = 20,0 mL de vinaigre dilué 10 fois par une solution d'hydroxyde de sodium (NaOH) de concentration C_B = 0,10 mol/L. Le suivi pH-métrique du dosage permet d'obtenir la courbe de titrage pH = f(V_B) où V_B est le volume de soude versé. Le point d'équivalence est atteint pour V_BE = 12,5 mL.

Questions:

1. Écrire l'équation de la réaction de dosage.
2. Définir l'équivalence.
3. Déterminer la concentration C_A d'acide acétique dans la solution diluée.
4. En déduire la concentration C₀ d'acide acétique dans le vinaigre commercial.
5. Calculer le degré d'acidité du vinaigre, sachant qu'il correspond à la masse d'acide acétique (en grammes) présente dans 100 g de vinaigre. On donne la masse volumique du vinaigre ρ = 1,01 g/mL et la masse molaire de l'acide acétique M = 60,0 g/mol.

1. CH₃COOH(aq) + HO^-(aq) → CH₃COO^-(aq) + H₂O(l)
2. À l'équivalence, les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques. Autrement dit, n(CH₃COOH)_initial = n(HO^-)_versé
3. À l'équivalence, C_A * V_A = C_B * V_BE donc C_A = (C_B * V_BE) / V_A = (0,10 mol/L * 12,5 mL) / 20,0 mL = 0,0625 mol/L
4. La solution a été diluée 10 fois, donc C₀ = 10 * C_A = 10 * 0,0625 mol/L = 0,625 mol/L
5. Calcul du degré d'acidité:
   Masse d'acide acétique dans 1 L de vinaigre : m = C₀ * M * V = 0,625 mol/L * 60,0 g/mol * 1 L = 37,5 g
   Masse de 1 L de vinaigre : ρ * V = 1,01 g/mL * 1000 mL = 1010 g
   Degré d'acidité = (37,5 g / 1010 g) * 100 = 3,71 %

Exercice 2: Dosage d'un détartrant à base d'acide chlorhydrique

Énoncé: Un détartrant contient de l'acide chlorhydrique (HCl). On souhaite déterminer sa concentration. Pour cela, on dilue 20 fois le détartrant. On dose V_A = 10,0 mL de cette solution diluée par une solution de soude (NaOH) de concentration C_B = 0,050 mol/L en présence de bleu de bromothymol comme indicateur coloré. Le virage de l'indicateur se produit pour un volume de soude versé V_BE = 8,5 mL.

Questions:

1. Écrire l'équation de la réaction de dosage.
2. Justifier le choix du bleu de bromothymol comme indicateur coloré. (Zone de virage du BBT: 6.0 - 7.6)
3. Déterminer la concentration C_A d'acide chlorhydrique dans la solution diluée.
4. En déduire la concentration C₀ d'acide chlorhydrique dans le détartrant commercial.
5. Calculer le pH de la solution diluée avant ajout de soude.

1. H₃O⁺(aq) + HO^-(aq) → 2 H₂O(l)
2. Le pH à l'équivalence d'un dosage acide fort/base forte est proche de 7. Le bleu de bromothymol vire autour de pH 7, il est donc adapté.
3. À l'équivalence, C_A * V_A = C_B * V_BE donc C_A = (C_B * V_BE) / V_A = (0,050 mol/L * 8,5 mL) / 10,0 mL = 0,0425 mol/L
4. La solution a été diluée 20 fois, donc C₀ = 20 * C_A = 20 * 0,0425 mol/L = 0,85 mol/L
5. Avant l'ajout de soude, le pH de la solution diluée est égal à -log[H₃O⁺] = -log(C_A) = -log(0,0425) = 1,37

Ce qu'il faut retenir

• Un dosage acide-base permet de déterminer la concentration d'une solution acide ou basique.
• L'équation de la réaction de dosage est essentielle pour comprendre la stœchiométrie.
• À l'équivalence, les réactifs sont en proportions stœchiométriques.
• Le choix de l'indicateur coloré est crucial pour visualiser l'équivalence. Il doit virer dans la zone de pH autour de l'équivalence.
• La dilution d'une solution modifie sa concentration; il est important d'en tenir compte dans les calculs.