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dosage de base forte par acide faible

Posté par
MarieTophie
08-03-15 à 18:22

Bonjour!

Alors voilà je galère un peu sur un dm que j'ai à rendre, qui est une annale de concours ENV.

100 ml d'hydroxyde de sodium dosé par du CH3CHOHCOOH à concentration 0,1 mol/L et dont le pKa avec sa base CH3CHOHCOO- =3,8

On me demande d'abord de calculer la concentration d'hydroxyde de sodium. Je trouve c=0,02 mol/L
On me demande ensuite de calculer le ph à certains volumes versé (0, 10, 20 et 25 ml) et on me précise un saut de ph à V=20 ml ainsi que l'on néglige l'influence de la dilution.
Pour V=0, j'ai tout simplement appliqué la formule de d'une base forte et je trouve ph= 12,3

c'est ensuite que ca se complique. Pour V=10 ml, je me suis dit que acide faible dosé par base forte revenait au même que mon cas. J'ai donc voulu appliquer la formule Ph=pkA+ log (x/1-x) puis-ce que j'ai 0<V<Veq sauf que je trouve des résultats improbables. J'ai tout de même calculer la constante  K de la réaction, je trouve K= 10^10,1 ce que je trouve également énorme.

Merci de l'aide que vous m'apporterez

Posté par
anniejeanne
re : dosage de base forte par acide faible 09-03-15 à 09:23

On note l'acide faible AH
La réaction de dosage est OH- + AH ajoutés -> A- + H2O
- pour V = 20 mL ( équivalence) on a une solution de base faible A-
- pour V<20 ( en particulier V = 10 ) il reste des OH- en quantité calculable : donc pH d'une solution de base forte
- pour V>20 il y a un mélange de A- ( fabriqués avec les 20 mL de solution de AH verses ) et un excédent de AH ( V- 20 mL ) accumulés.

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 09-03-15 à 18:20

Bonjour et merci de ma réponse

Donc pour V=10, je dois trouver la nouvelle concentration en résolvant le second degré?

Posté par
anniejeanne
re : dosage de base forte par acide faible 09-03-15 à 18:52

pour V = 10 mL il reste la moitié des OH- initialement présents dans 110 mL ... la concentration en OH- est donc facile à trouver et le pH aussi ...

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 09-03-15 à 19:26

H=Je trouve une concentration de 0,05 et donc un ph de 12,6, je pense donc que c'est faux :/

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 09-03-15 à 19:27

Ah non pardon j'ai pris la concentration de l'acide. Je trouve donc C=0,01 et ph= 12, ce que je pense faux également de toute façon.

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 10-03-15 à 15:10

Bonjour
Finalement j'ai compris et j'ai bien la bonne réponse pour v=10
Par contre pour v=20 (équivalence) j'ai reecris l'équation de la réaction, fait un tableau d'avancement et trouvé la constante K mais je ne sais quoi faire de plus :/

Posté par
anniejeanne
re : dosage de base forte par acide faible 10-03-15 à 18:22

Pour V += 20 mL tu as une solution de A- . Tu doit donc calculer le pH d'une solution de base faible , tu connais le pKa et la concentration 0.1*20/120 mol/L

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 10-03-15 à 18:46

Je suis d'accord mais je dois le justifier. Donc du coup j'étais partie sur le fait que j'ai Kb= x²/c-x (avec x=[OH-]en supposant qu'on a c-x>>x et du coup on a Kb=x²/c
Du coup j'ai Kb*C= [OH-]² et donc pOH=Kb*c mais je ne vois pas comment avancer ensuite.

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 10-03-15 à 18:55

* 2pOH=-log(Kb*C) pardon

Posté par
anniejeanne
re : dosage de base forte par acide faible 10-03-15 à 18:56

Kb *c = (OH)^2 ... donc 5OH) est connu et le produit ionique de l'eau te permet de calculer (H3O+) .... et c'est fini !
Tu expliques que on est à l'équivalence de OH- + AH -> A- + H2O  donc que la solution contient essentiellement des A- à la concentration c et qu'il reste autant de AH que de OH- ( peu!! ) et tu fais le calcul que tu indiques !
Tu vas trouver un pH de l'ordre de 9 ... et à ce pH il n'y a pratiquement pas de AH par rapport aux A-  

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 10-03-15 à 19:02

D'accord merci Du coup je trouve pH= 8,1, c'est exacte?

Pour V=25 j'ai AH + H2O = A- + H3O+ et on passe forcément par le second degré non?

Posté par
anniejeanne
re : dosage de base forte par acide faible 10-03-15 à 20:52

non ... pour v = 25 tu as des A- ( formés par 20 mL de AH 0.1 M soit 0.1*20e-3 mol) et des AH ( 5 mL de AH à 0.1 mol/L accumulés soit 0.1*5e-3 mol )
On a donc un mélange AH+A- donc pH = pKa + log (A-)/(AH) ... cette formule étant toujours valable et quand on connait les AH et les A- elle est pratique !!

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 10-03-15 à 21:43

J'avoue avoir un peu de mal à comprendre :/

Posté par
anniejeanne
re : dosage de base forte par acide faible 11-03-15 à 08:47

pas de panique ...
Tu as un stock de OH- . Tu ajoutes progressivement des AH et tu fais donc la réaction quasi totale AH + OH-  -> A- + H2O . Pour V ajouté = 20 mL tu as l'équivalence donc tu as mis juste ce qu'il faut de AH pour réagir avec le stock de OH- , donc la solution contient essentiellement des A- . Tu continues à ajouter des AH , il n'ont plus rien avec quoi réagir donc ils s'accumulent , ( à coté des A-) . Donc pour V = 25 mL tu as des A- et des AH.

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 11-03-15 à 16:46

Bonjour!

Oui en fait c'est vraiment tout bête... Merci beaucoup mais du coup comment je justifie tout ça? A vrai dire je comprends pas trop comment on calcule les concentrations de AH et A-, et montrer la formule de ph, désolée

Posté par
anniejeanne
re : dosage de base forte par acide faible 11-03-15 à 19:23

la justification de tout cela tient en une phrase : la réaction OH- + AH  -> A- + H2O est quasi totale car sa constante vaut 10^-3.8/10^-14 = 10^+10.2
Pour V = 25 mL : calcul des A- : 20 mL AH à 0.1 mol/L=0.1*0.020 mol donnent la même quantité de A- qui se trouvent dans 125 mL de solution . Les 5 mL de AH supplémentaires s'accumulent soit 0.1*0.005 mol de AH dans 125 mL de solution .
Les constantes d'acidité sont toujours vérifiées : écris le Ka de AH , remplace (AH) et (A-) par les valeurs et tu trouves (H3O+) donc le pH

note : Ka = (A-) *(H3O+)/(AH)  en prenant le log : log Ka = log((A-)/(AH)) +log (H3O+) d'où la formule que tu vas utiliser souvent pH = pKa + log ((A-)/(AH))

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 11-03-15 à 23:20

Effectivement. Je me prends trop la tête, j'ai une prof assez minutieuse et qui écrit toujours énormément. Merci beaucoup une nouvelle fois! Par contre j'ai une dernière question. J'ai dans mon cours qu'une formule pour calculer le ph d'une solution tampon, rien de plus. Mais comment dois-je faire pour calculer le volume d'acide ici présent a versé pour avoir une solution avec un effet tampon maximal?

Posté par
anniejeanne
re : dosage de base forte par acide faible 12-03-15 à 08:52

Une solution tampon est un mélange AH+A- bien choisi avec des quantités voisines de AH et A- . Le pH est donné par la formule ( je repète toujours valable) pH = pKa + log(A-)/(AH). Comme le rapport (A-)/(AH) doit etre voisin de 1 le pH du tampon est voisin du pKa. On montre que le pouvoir tampon est d'autant meilleur que la solution est concentrée et que le mélange AH+A- est proche d'un mélange équimolaire. Donc ici le meilleur tampon sera obtenu quand on aura autant de A- que de AH . Il faut 20 mL de AH pour neutraliser les OH- présents initialement , ce qui donne autant de A- , puis les AH s'accumulent et on a autant de AH que de A- quand on a mis 40 mL de solution de AH .
Je pense que tu paniques un peu vite . Il faut que iu comprennes ce qui se passe vu le mélange que tu fais ... et ensuite tout roule !

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 12-03-15 à 12:09

Ah oui d'accord!
Je ne voyais pas une solution dites "concentrée" comme un mélange d'autant de AH que de A- en fait. Merci beaucoup pour tout!
Je suis assez stressée effectivement. Du coup étant dans le supérieur je cherche tout de suite le compliqué plutôt que d'abord partir du simple (une habitude prise en terminal, c'était assez stricte.)

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 12-03-15 à 18:28

Bonsoir!

Je reviens rapidement pour le V=20. Je trouvais au départ 8,1 pour le ph et maintenant je trouve 9,1...

Posté par
MarieTophie
re : dosage de base forte par acide faible 12-03-15 à 18:36

J'ai trouvé finalement, j'oubliais le 1/2 xD



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