titrage avec indicateur coloré

[pluie2]

Bonjour, j'ai un DS prochainement et j'aimerais, pour m'y entrainer, avoir de l'aide pour cet exercice :

Une solution aqueuse commerciale d'aniline a une densité par rapport à l'eau d=1,18 et contient 24% en masse d'aniline C6H5NH2. On souhaite préparer un volme V=100ml de solution S d'aniline de concentration c=0,100M.

a) Quel volume V1 de solution commerciale faut il utiliser pour cela ?
Pour vérifier la concentration de la solution S ainsi préparée, on en prélève un volume V2=10ml et on ajoute un excès d'une solution d'acide chlorydrique. La solution alors obtenue est titrée par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration Cb=7,5*10^-2M en présence d'hélianthine et de phénolphtaléine comme indicateurs colorés. L'hélianthine vire pour un volume de base ajoutée Vb1=4,8ml et la phénolphtaléine pour un volume de base ajoutée Vb=18,3ml.
b) Ecrire l'équation de la réaction qui se produit lors de l'ajout de la solution d'acide chlorydrique au prélèvement. Calculer sa constante d'équilibre.
c) Ecrire l'équation de chacune des réactions qui se déroulent entre Vb=0 et Vb=VB1 puis entre Vb=Vb1 et Vb=Vb2. Calculer leur constante d'équilibre.
d) En déduire la concentration de la solution S

Données : pKa (C6H5NH3+/C6H5NH2)=4,7.
zone de virage: l'hélianthine : 3,1-4,4 et phénolphtaléine : 8,2-10

j'ai essayé de faire :

a) d(aniline)=1,18 donc p(aniline)=1,18. 24% en masse d'aniline= 0,24*93=22,32g/mol.
Ensuite: on sait que V.c = V1C1 d'où V1=(V.c)/C1. C1=n/V =
Il me manque le volume pour calculer C1 ?

b) C6H5NH3+ + HO- = C6H5NH2- + H30+ je ne suis pas sure car je ne fait pas apparaitre l'acide chlorydrique dans les réactifs...Ka=[H30+][C6H5NH2-]/[C6H5NH3+] ?

c) je ne sais pas

Merci de m'aider
-----

[doko25]

Bonjour,

Tout d'abord tu sais que la concentration se calcul en mol par litre (M) donc via la densité tu peux calculer calculer la masse d'un litre de solution.

1.18g->1ml
1180g-> 1L

Ensuite tu sais que tu as 24g d'anilline pour 100g de solution donc :

24g->100g
283.2g->1180g

ensuite vie la masse molaire tu peux voir le nombre de mole d'anilline auquel correspond cette masse :

1mole aniline ->93g
3.04mol->283.2g

Donc la concentration de ta solution est 3.04M à partir de cette solution tu dois pouvoir faire ta dilution ...

[pluie2]

bonjour,

a) donc : V1=100*0,1/3,04=3,29 ml ?

b) Il faut que j'écrive la réaction en ajoutant le H30+ ?

[Kemiste]

b) C6H5NH3+ + HO- = C6H5NH2- + H30+ je ne suis pas sure car je ne fait pas apparaitre l'acide chlorydrique dans les réactifs...

Pourquoi avoir écrit cette équation alors?
Tu as une réaction entre l'aniline et HCl ce sont eux tes réactifs. (Et non l'anilinium et la soude comme tu as écrit). Et attention C6H5NH2^- n'existe pas et HO^- ne donne pas H₃O⁺. Fais bien attention aux couples acido-basique en jeu.

[A voir en vidéo sur Futura]

[pluie2]

b) C6H5NH2+ H30+= C6H5NH3+ +H20 donc Ka= [C6H5NH3]/[ C6H5NH2][ H30+]=0,1/7,5*10^-2M*3,04 = 0,44

c)
entre Vb=0 et Vb=VB1 : C6H5NH2+ H30+= C6H5NH3+ +H20 et entre Vb=Vb1 et Vb=Vb2: C6H5NH3+ + H30+ = C6H4NH3 + H20

je ne suis pas sure du tout de mes résultats

[Kemiste]

Relis bien ton énoncé! Vb1 et Vb2 se sont des volumes de NaOH ajoutés, donc il n'est plus question de protonation de l'aniline avec HCl... Ce sont des réactions avec HO^-

[pluie2]

d'accord. Mais je mets toujours l’aniline dans les réactifs par contre ? Si oui, ça me donne :

entre Vb=0 et Vb=VB1 : C6H5NH2+ HO-= ? +H20
entre Vb=Vb1 et Vb=Vb2: ? + HO- = ? + H20

je n'arrive pas ) trouver les formes valables de l'aniline à mettre...
Je sais que c'est un acide aminé donc qu'il se comporte comme un anion ou un cation mais tout à l"heure, la forme de l'alinine que j'avais écrite ne marchait pas

[Kemiste]

Pour vérifier la concentration de la solution S ainsi préparée, on en prélève un volume V2=10ml et on ajoute un excès d'une solution d'acide chlorydrique

Après l'ajout de HCl qu'as-tu en solution?

La solution alors obtenue est titrée par une solution d'hydroxyde de sodium

Quelles espèces peuvent réagir avec la soude?

Je sais que c'est un acide aminé

Ha non!!! Tu as pour formule brute C₆H₅NH₂ donc pas de COOH...

[pluie2]

je me mélange les pinceaux là !!!

Donc: Après l'ajout de HCl, on prend en compte les H+ donc les H30+ donc en solution j'ai : C6H5NH2+ H30+= C6H5NH3+ +H20
Les espèces qui peuvent réagir avec NaOH sont les acides forts par exemple

[Kemiste]

Quand je te demandai quelles espèces peuvent réagir avec HO^- je parlais de ton exemple. C'était pas une question générale.
Et quand je te demande les espèces que tu as en solution, je ne te demande pas une équation, mais une liste. Tu as C₆H₅NH₃⁺ et ?

[pluie2]

désolé je ne comprends pas vraiment cet exercice...

J'ai donc C6H5NH3+ et C6H5NH2

[Kemiste]

J'ai essayé de t'aider!

et on ajoute un excès d'une solution d'acide chlorydrique.

Si tu as un excès de HCl, ça veut dire qu'il te reste HCl. De plus, la réaction entre l'aniline et HCl étant totale il ne reste pas d'aniline en solution.

[pluie2]

d'accord...je n'avais pas pensé à ça...

donc Ecrire l'équation de chacune des réactions qui se déroulent entre Vb=0 et Vb=VB1 puis entre Vb=Vb1 et Vb=Vb2. Calculer leur constante d'équilibre.

pouvez vous juste m'écrire la première car je vous avoue que j'ai vraiment du mal.
j'aurais écrit : C6H5NH2+ HO-= ? +H20 et toujours le même problème (désolé de vous faire répéter ce que vous m'avez déjà expliqué mais je n'arrive pas à le visualiser)

[Kemiste]

Il faut faire un peu attention quand même... Il n'y a plus d'aniline... Il y a C₆H₅NH₃⁺ et H₃O⁺.
Après ce sont juste des réactions acido-basique.

[pluie2]

Bon :

b) Ecrire l'équation de la réaction qui se produit lors de l'ajout de la solution d'acide chlorydrique au prélèvement. Calculer sa constante d'équilibre.
C6H5NH2+H30+ = C6H5NH3+ + H20

[Kemiste]

Tu es revenue la dessus. Alors exprime ta constante d'équilibre, puis exprime la constante d'acidité du couple aniline/anilinium. ça devrait être assez immédiat.

[pluie2]

alors pour la b) du coup je trouve que K°=[C6H5NH3]/[C0H5NH2][H30+]=1/Ka

est ce juste ?

et pour la suite ? (il faut vraiment que je le réussise avant samedi date du ds)

[moco]

Bon. Il faut avancer. Assez palabré.

Ta solution initiale contient 240 g d'aniline dans 1000 g de solution. 240 g, c'est 2.58 mol d'aniline, et 1000 g de solution sont contenus dans un volume de 1000 g/(1.18 g/mL) = 847,5 mL = 0.8475 L.
La concentration en aniline de ta solution initiale est donc de 2.58 mol/0.8475 L = 3.045 mol/L
Tu veux en prélever un volume de V mL pour le diluer plus tard dans 100 mL et obtenir une solution 0.1 mol/L.
Tu dois donc prélever un nombre de moles d'aniline égal à : n = cV = 0.1 mol/L · 0.1 L = 0.01 mol.
Donc tu dois prélever un volume V de ta solution initiale tel que : c = 0.01 mol/V = 3.045 mol/L. Donc V = 3.284 mL.
Tu dois donc prélever 3.284 mL de ta solution concentrée initiale, la transvaser dans un récipient de 100 mL, et ajouter de l'eau jusqu'à obtenir un volume de 100 mL.
Voilà pour le début.

Ensuite, tu prélèves 10 mL de cette solution 0.1 M en aniline. Mais on n'est pas sûr de la précision de ce 0.1 M !
On va le contrôler par titrage
Ce prélévement contient un nombre de moles d'aniline égal à n = cV = 0.01 L · 0.1 mol/L = 0.001 mol
Le nombre exact de moles d'aniline sera proche de 0.001 mol, mais peut-être pas exactement 0.001. On va le vérifier.
On y ajoute un excès de HCl. Cela signifie que tout l'aniline sera transformée en ion C₆H₅NH₃⁺, et qu'il y aura des ions H⁺ en excès.

On prend cette solution acide, et on y ajoute du NaOH 0.075 M.
Le premier virage est atteint quand on a détruit tous les ions H⁺ en excès. Il faut 4.8 mL pour y arriver, donc on aura consommé une quantité de NaOH égale à : n = cV = 4.8 mL · 0.075 mol/L = 0.36 millimole de NaOH.
Le deuxième virage sera atteint quand les ions anilinium C₆H₅NH₃⁺ seront tous transformés en aniline. Et il faudra 18.5 mL pour y arriver. mais le volume nécessaire pour détruire les seuls ions C₆H₅NH₃⁺ sera 18.3 mL - 4.8 mL = 13.5 mL
Il faut 13.5 mL de NaOH 0.075 M pour détruire les ions anilinium.
Le nombre de moles de NaOH correspondant est de : n = cV = 0.075 mol/L · 13.5 mL = 1.0125 millimol.
Nous voilà fixé sur la précision de la concentration.
La solution finale, qui devrait être 0.1 M, a en réalité une concentration de 0.10125 mol/L.

Tu vas pouvoir avancer, avec tout cela ! Go !

[pluie2]

Merci beaucoup pour votre explication. Je reviens sur cet exo demain vers 15h00. Je posterai ce que j'aurais trouvé.

[Kemiste]

Bon bah la réponse a été donnée...

[pluie2]

donc :

b ) K°=[C6H5NH3]/[C6H5NH2][H30+]=3,045/(0,01)*(

je ne connais pas le H30+

Je n'y arrive vraiment pas...

[Kemiste]

Tu as donné la réponse... K = 1/Ka... Et du as le pKa dans les données...

[pluie2]

K=1/Ka=1/10^-4,7=50118 je le trouve énorme !!!

[Kemiste]

C'est une réaction totale...

[pluie2]

donc c'est normal ?

cet exercice m'est vraiment flou...

[Kemiste]

Oui c'est normal!
C'est un exercice assez basique. Il faudrait peut être se replonger dans le cours car certaines notions te semblent un peu floues...

[pluie2]

pourtant je connais vraiment bien mon cours (j'ai eu une colle hier) mais là franchement, je bloque vraiment !!

et du coup pour lac)

Pourquoi observe t-on les deux virages à des volumes séparés : car les deux indicateurs colorés virent à deux volumes équivalents différents ce qui nous montre qu'il y a deux sauts de pH
C'est pour la deuxième partie de la question que je bloque pour écrire les réactions ..

[Kemiste]

moco a déjà répondu à la question... Relis bien sa réponse tout est indiqué!

[pluie2]

Première réaction : C6H5NH2+H30 += C6H5NH3+ + H20
Deuxième : C6H5NH3+ +HO- = C6H5NH2 + H20.

[Kemiste]

Relis bien!

Le premier virage est atteint quand on a détruit tous les ions H+ en excès. Il faut 4.8 mL pour y arriver, donc on aura consommé une quantité de NaOH égale à : n = cV = 4.8 mL · 0.075 mol/L = 0.36 millimole de NaOH.
Le deuxième virage sera atteint quand les ions anilinium C6H5NH3+ seront tous transformés en aniline.