[exo] acide base

[invite7810594f]

Bonjour ,

Le gout acidulé des limonades est principalement lié à la présence d'acide phosphorique dans ces boissons. Lors du titrage potentiomètrique de 100 ml d'une boisson gazeuse au cola (préalablement dégazée) par de l hydroxyde de sodium 0,0247 M, on observe 2 sauts de ph après additions respectives de 24,1 ml et 48,4 ml de base. Calculez la concentration en acide phosphorique et le pH de la limonade.

Alors je sais déjà que l acide phosphorique est un polyacide
(H3PO4) + (OH)- ---> (H2PO4)- + H2O
(H2PO4)- + (OH)- ---> (HPO4)2- + H2O
(HPO4)2- + (OH)- ---> (PO4)3- + H2O
------------------------------------------------------
(H3PO4) + 3(OH)- ---> (PO4)3- + H2O K

Je sais que le nombre de mole de NaOH ajouté à l'équivalence doit être égale au nombre de mole de H3PO4 initialement dans les 100 ml de soda.
n(NaOH) = (0,0247) (0,0484) = 0,00119548 mole
n(H3PO4) = (1/3) n(NaOH) = 0,00039849 mole
dans 100 ml => [H3PO4] = 0,0039849 M

H3PO4 + H20 ---> (H2PO4)- + (H30)+
(H2PO4)- + H20 ---> (HPO4)2- + (H30)+
(HPO4)2- + H20 ---> (PO4)3- + (H30)+
--------------------------------------------------
H3PO4 + 3H20 --->(PO4)3- + 3(H30)+

n(H3PO4) = 0,00039849 mole
=> n((H30)+) = 3 (0,00039849 mole) = 0,00119548 mole dans 100 ml
[(H30)+] = 0,0119548 M
pH = -log [(H30)+] = 1,92

Reponse que je dois obtenir [H3PO4] = 0,00596 M
et pH = 2,41

Quelq'un trouve t il une erreur quelque part ? Est ce normal de ne pas utiliser les données du 1er saut de pH
MERCIMERCIMERCI
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[moco]

Il y a une erreur fondamentale dans tout ton développement. Tu supposes que ton acide est transformé en solution en 3 H⁺ et PO₄^3-.
C'est hélas incorrect.
En réalité, en solution aqueuse, l'acide phosphorique est transformé en H₊ (ou H₃O⁺) et H₂PO₄^-. Et le pH est de environ 3.

Quand tu ajoutes NaOH, tu commences par détruire les ions H⁺ issus de cette réaction. Et il te faut 24.1 mL pour y parvenir. Quand cette opération est terminée, ta solution contient les ions Na⁺ et H₂PO₄^-. Et le pH vaut environ 6.
Si tu continues à ajouter NaOH, tu produis la réaction :
H₂PO₄^- + OH^- --> HPO₄^2- + H₂O.

Au bot de 48.4 mL de base, ta solution contient les ions Na⁺ et HPO₄^2-. Et le pH vaut environ 9.

Si tu continues à ajouter NaOH, tu effectueras la dernière réaction :
HPO₄^2- + OH^- --> PO₄^3- + H₂O. Il faudra environ 72 mL pour y parvenir. Mais il n'existe pas d'indicateur pour observer cette fin de réaction. Le pH final sera environ 12. Et la solution contiendra à ce moment les ions PO₄^3-, mais seulement à ce moment. Avant, il n'y avait pas de ions PO₄^3-.

[invite7810594f]

Il y a une erreur fondamentale dans tout ton développement. Tu supposes que ton acide est transformé en solution en 3 H⁺ et PO₄^3-.
C'est hélas incorrect.
En réalité, en solution aqueuse, l'acide phosphorique est transformé en H₊ (ou H₃O⁺) et H₂PO₄^-. Et le pH est de environ 3.

Quand tu ajoutes NaOH, tu commences par détruire les ions H⁺ issus de cette réaction. Et il te faut 24.1 mL pour y parvenir. Quand cette opération est terminée, ta solution contient les ions Na⁺ et H₂PO₄^-. Et le pH vaut environ 6.
Si tu continues à ajouter NaOH, tu produis la réaction :
H₂PO₄^- + OH^- --> HPO₄^2- + H₂O.

Au bot de 48.4 mL de base, ta solution contient les ions Na⁺ et HPO₄^2-. Et le pH vaut environ 9.

Si tu continues à ajouter NaOH, tu effectueras la dernière réaction :
HPO₄^2- + OH^- --> PO₄^3- + H₂O. Il faudra environ 72 mL pour y parvenir. Mais il n'existe pas d'indicateur pour observer cette fin de réaction. Le pH final sera environ 12. Et la solution contiendra à ce moment les ions PO₄^3-, mais seulement à ce moment. Avant, il n'y avait pas de ions PO₄^3-.

Oui Oui ca j avais compri (c est un polyacide) mais le truc c est que je ne sais pas avec quel volume je dois travailller pour savoir quand l acide sera totalement neutraliser par NaOH selon moi c est l'ajout d'environ 72 ml qui neutralise H3PO4 (les ions HPO4 3- en réalité) dans le cola, mais le souci c est qu on ne me donne pas ce volume dans l'énoncé.... Comment procéder en connaissant les 2 premiers volumes d equivalence.

[invite7810594f]

Oui Oui ca j avais compri (c est un polyacide) mais le truc c est que je ne sais pas avec quel volume je dois travailller pour savoir quand l acide sera totalement neutraliser par NaOH selon moi c est l'ajout d'environ 72 ml qui neutralise H3PO4 (les ions HPO4 3- en réalité) dans le cola, mais le souci c est qu on ne me donne pas ce volume dans l'énoncé.... Comment procéder en connaissant les 2 premiers volumes d equivalence.

Ouuuuups désolé,

(H3PO4) + (OH)- ---> (H2PO4)- + H2O
et la mon acide (présent dans le cola) est neutralisé
=> (0,0247M) x 24,1 ml = 100 ml x [H3PO4]
=> [H3PO4] = 0,00595 M

c est juste ? Mais pour le pH je ne sais pas vraiment comment le déterminer (H2PO4)- est un amphotère => [H3O+] = (pka1 + pka2)/ 2 ?????????

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

maintenant que tu sais la concentration de H3PO4 dans la boisson tu vas calculer le pH d'une solution d'acide faible ( le pK doit être donné) dont la concentration est connue c = 0,00595 mol/L
La réaction qui produit les H3O+ est H3PO4 + H2O = HéPO4 - + H3O+ qui produit autant de H3O+ que de H2PO4 - .....

[invite7810594f]

maintenant que tu sais la concentration de H3PO4 dans la boisson tu vas calculer le pH d'une solution d'acide faible ( le pK doit être donné) dont la concentration est connue c = 0,00595 mol/L
La réaction qui produit les H3O+ est H3PO4 + H2O = HéPO4 - + H3O+ qui produit autant de H3O+ que de H2PO4 - .....

Pourquoi tient on compte de la dissolution dans l eau ? on ajoute du NaOH et non de l eau ....
H3PO4 + H2O ----> H2PO4 - + H3O+
H3PO4 + OH- ----> H2PO4 - + H20
Quelle est la différence entre ces 2 équations ?

Et dois je tenir compte du second volume d'équivalence (48,4 ml) pour le calcul du pH ??

[invite7810594f]

Ok j ai trouvé, en fait l acide phosphorique est un acide à dissociation moyenne ce qui résoud mon problème ...... cool
Merci à tous tout de même