Bonjour tout le monde. J'ai un exercice de chimie que me pose quelques difficultés. J'ai essayé de le faire, mais je crains qu'il y ait beaucoup d'erreurs, et il y a également des questions pour lesquelles je n'arrive pas à répondre. Si vous pouviez m'aider pour chaque point ça serait très sympa Merci d'avances pour votre aide.

Le "bicarbonate de soude" officinal, utilisé en cas d'excès d'acidité gastrique, est l'hydrogénocarbonate de sodium NaHCO3-. On se propose de vérifier le degré de pureté d'un échantillon. La manipulation comporte 2 étapes :
-1er étape : transformation d'un masse donnée d'échantillon avec une solution d'acide chlorhydrique en excès;
-2eme étape : titrage de l'excès d'acide chlorhydrique par une solution de soude (hydroxyde de sodium)

Données :
CO2,H2O(aq)/HCO3-(aq) forme un couple acido-basique.
CO2,H2O indique que le dioxyde de carbone est dissous dans l'eau. La solubilité du dioxyde de carbone diminue fortement par chauffage. L'ion hydrogénocarbonate participe à un autre couple HCO3-(aq)/CO3²-(aq)
pKa(H30/H2O)=0; pKe(H2O/HO-)=14.0
pKa(CO2,H2O(aq)/HCO3-(aq))=6.4
pKa(HCO3-(aq)/CO3²-(aq))=10.3
M(NaHCO3)=84.0g/mol

Une solution salée a un pH égale à 7.0

Extrait du protocole expérimental:
1ere étape : Réaction avec la solution d'acide chlorhydrique.
-Peser dans un erlenmeyer, 1.0g de "bicarbonate de soude".
-Ajouter Va=25.0mL  de solution d'acide chlorhydrique de concentration ca=1.0mol/L. On observe un dégagement gazeux (réaction 1). A l'état final de la transformation, on obtient une solution S1
-Quand le dégagement gazeux a cessé , rincer la paroi intérieure de l'erlenmeyer avec un jet de pissette d'eau distille.
-Ajouter au contenu de l'erlenmeyer deux ou trois grains de pierre ponce.
-Adapter un réfrigérant à air (bouchon muni d'un long tube verre)
-Chauffer le mélange 3 à 4 minutes, puis refroidir l'erlenmeyer sous l'eau du robinet.
-Rincer à nouveau la paroi de l'erlenmeyer avec un jet de pissette d'eau distillée.

2eme étape : Dosage par titrage de l'excès d'acide chlorhydrique par une solution de soude.
-Placer la solution contenue dans l'erlenmeyer dans une fiole jaugée puis compléter à 200mL avec de l'eau distillée. On obtient une solution S2.
-Prélever v2=20.0mL de cette solution S2
-Titrer ces 20mL par une solution de soude (hydroxyde de sodium) de concentration cb=1.0*10^-1mol/L
L'indicateur coloré utilisé est l'hélianthine.


1/ On considère qu'il y a dissolution de l'hydrogénocarbonate de sodium, puis réaction avec l'acide chlorhydrique.
a. Ecrire l'équation de dissolution de NaHCO3 (s) :NaHCO3=Na+ +HCO3-

b. Ecrire l'équation chimique de la réaction ayant lieu dans la premiere étape. On ne considerera que la réaction 1 : HCO3- + H3O+ = CO2 + H2O

c. Calculer sa constante d'équilibre K1. En déduire que cette réaction peut être considérée comme totale : K1= [CO2]/[HCO3-]*[H3O+] = 1/Ka = ???? et à partir de la je bloque

d. Ecrire les équations chimiques des 2 réactions qui se produiraient si on ajoutait la soude dès que le dégagement gazeux a cessé. Conclure
est ce qu'il s'agit de l'acide chlorhydrique en excès et l'acide faible CO2,H2O qui peuvent réagir avec la soude ?

e.On souhaite titrer uniquement l'excès d'acide chlorhydrique. Expliquer comment le protocole expérimental permet d'éviter que l'autre réaction se produise.
C'est le fait de nettoyer l'erlenmeyer avec de l'eau distillée juste après le dégagement gazeux, puis de faire chauffer la solution, et enfin de renettoyer la paroi de l'erlenmeyer ?

2 Dosage par titrage de l'excès d'acide chlorhydrique par une solution de soude
a. Montrer que la réaction de titrage est totale. Je ne sais pas trop comment m'y prendre pour montrer ça.

b. A l'équivalence acido-basique, quelles sont les espèces chimiques présentes ? Il y a du HCO3- mais je ne sais pas qu'elle est la seconde espèce chimique présente.

c. Quel(s) indicateur(s) coloré(s) peut-on utiliser pour ce titrage? S'agit-il d'un titrage direct ou indirect ?
Cela dépend de la question b. Si l'acide présent à l'équivalence est du CO2,H2O on aura un pKa=6.4 donc on utilisera du BBT, et si l'espèce chimique présente à l'équivalence est du CO32- on aura un pKa=10.3 donc je dirais de la phénolphtaleine. Et il s'agit d'un titrage indirect ?

3/ Calcul du degré de pureté du "bicarbonate de soude". Le volume pour atteindre l'équivalence est VE=13.6mL
a.Déterminer la concentration de S2 en ions H30+(aq)
Soit l'équation c2*v2=cb*vE
alors on a c2=(cb*vE)/v2 = (0.1*13.6*10^-3)/20.0*10^-3= 6.8*10^-2
c'est juste ?

b. En déduire la quantité de matière, en moles, d'ions H3O- présente dans v=200mL de S2
Je bloque sur cette question ...

c. Calculer la quantité de matière n(H3O+)1 consommée par la transformation de la première étape.
Je n'y arrive pas non plus. Calculer la quantité de matière de H3O+ dans la première étape ne servirait à rien non?

d. Le degré de pureté est défini par d=m/100 où m est la masse en gramme de NaHCO3(s) contenue dans 100g d'échantillon officinal. En déduire le degré de pureté de l'échantillon de bicarbonate.
m=n*M, donc m=n*84.0.    Mais pour calculer n je suis un peu perdue dans toutes ces données, est ce que c'est le même n que j'aurai du trouvé dans la question c ?  Une fois que j'aurai trouvé n, cela tout de suite plus simple.


4/ Le protocole présenté plus haut correspond à un titrage indirect. On peut également envisager un titrage direct des ions hydrogénocarbonates par les ions oxonium. L'équation de la réaction du titrage est :
HCO3- + H3O- = CO2,H2O + H2O
En utilisant le domaine de prédominance du couple CO2,H2O/HCO3-, indiquer quel(s) est(sont) le(s) indicateur(s) coloré(s) qui conviennent alors pour repérer l'équivalence.
Je penserai au BBT par rapport à son pKa et sa zone de virage, mais pour le prouver faut-il faire un tableau d'avancement ? ou autre chose ?

Edit Coll : titre