Travaux pratiques sur la constante d'acidité de l'acide benzoïque - correction, Exercices de Chimie
Renee88
Renee8824 April 2014

Travaux pratiques sur la constante d'acidité de l'acide benzoïque - correction, Exercices de Chimie

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Travaux pratiques de sciences chimiques sur la constante d'acidité de l'acide benzoïque - correction - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Détermination préalable de la concentration molaire appo...
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Nouvelle Calédonie Mars 2004 session de rattrapage bac 2003

Nouvelle Calédonie Mars 2004 session de rattrapage bac 2003

Exercice I. Constante d'acidité de l'acide benzoïque (4 points)

1. Détermination préalable de la concentration molaire apportée de la solution S0 d'acide benzoïque

par titrage.

1.1. Équation de la réaction support du titrage : C6H5CO2H(aq) + HO–(aq) = C6H5CO2–(aq) + H2O(l)

1.2.Pour Vb < Vbéq, l’apparition dans la solution des anions benzoate C6H5CO2–(aq) est responsable de

l’augmentation de la conductivité . Les anions hydroxyde versés sont immédiatement consommés. À l’équivalence, il y a changement de réactif limitant. L’acide benzoïque est alors totalement

consommé.

Au delà de l’équivalence, les anions hydroxyde versés ne sont plus consommés, alors la conductivité

croît plus rapidement en fonction de Vb (car benzoateHO   ).

À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques,

soit 6 5 2C H CO H

n initiale = HO

n  versée

c0.V = cb.Vbéq

c0 = .b béqc V

V

c0 = 11,0 10 10,0

100,0

  = 1,010–2 mol.L–1 concentration molaire de la solution S0 en acide benzoïque

apporté

2. Constante d’acidité de l’acide benzoïque

Le tableau de valeurs permet de vérifier la valeur de c0.

2.1. C6H5CO2H(aq) + H2O(l) = C6H5CO2–(aq) + H3O+

2.2. Équation chimique C6H5CO2H + H2O = C6H5CO2– + H3O+

État du système Avancement

(en mol) Quantités de matière (en mol)

État initial 0 n0 = c.V excès 0 0

État

intermédiaire x n =c.V – x excès x x

État final ou

équilibrexf = xéq nf =c.V – xéq excès xéq xéq

Vb (en mL)

5101520

(en mS.cm-1)

0

1

0

Vbéq = 10,0 mL

Le volume équivalent Vbéq est égal à l’abscisse du point d’intersection

des deux droites modélisant l’évolution de la conductivité .

On lit Vbéq = 10,0 mL.

2.3. Qr = 6 5 2 ( ) 3

6 5 2 ( )

.aq

aq

C H CO H O

C H CO H

       

  

= 2.

. . ² .

x x

x VV V cV x V cV x

V

  

= ²

. ² .

x

cV xV

Ka = Qr,éq = 6 5 2 ( ) 3

6 5 2 ( )

.aq éq éq

aq éq

C H CO H O

C H CO H

       

  

Ka =

2

. ² .

éq

éq

x

cV x V

2.4. Taux d’avancement final  de la transformation :  = max

éqx

x où xéq représente l’avancement dans l’état

final d’équilibre et xmax l’avancement si la transformation était totale.

2.5. Si la transformation est totale, l’acide benzoïque est totalement consommé : n0 – xmax = 0.

Soit xmax = c.V.

 = max

éqx

x =

.

éqx

cV donc xéq = .c.V

2.6. Ka =

2

. ² .

éq

éq

x

cV x V avec xéq = .c.V, il vient Ka =

 . . ² ². ². ² . ² . . ² . ² . . ²

cV c V

cV cV cV cV

 

  

  =

².

1

c



2.7.  = 6 5 2C H CO   .[ C6H5CO2

– (aq)] +

3H O   .[H3O

+]

D’après l’équation chimique, [ C6H5CO2–(aq)] = [H3O+] = éqx

V

 = 6 5 2C H CO   .

éqx

V +

3H O   .

éqx

V

 =. éqx

V .(

6 5 2C H CO   +

3H O   )

avec xéq = .c.V, on obtient  =. . .cV

V

 .(

6 5 2C H CO   +

3H O   ) soit  = .c. (

6 5 2C H CO   +

3H O   )

que l’on peut écrire  = .c.a avec a = 3H O   +

6 5 2C H CO   .

2.8. ²

. . . ²a aK a K a c c

    

coefficient directeur ordonnée à l’origine

= –Ka.a = Ka.a²

Utilisons la relation 2 : 3 2 ²

2,63 10 . 8,15 10 c c

      

–Ka.a = – 2,6310–3 donc Ka.a = 2,6310–3 (1)

et Ka.a² = 8,1510–2 (2)

(2)/(1) donne . ²

.

a

a

K a

K a = a =

2

3

8,15 10

2,63 10

D’après (1) Ka. 2

3

8,15 10

2,63 10

   

  = 2,6310–3

Ka =  3

2

2,63 10 ²

8,15 10

 = 8,4910–5 à la température de l’expérience.

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