Dosage Acide/Base par pH-métrie

[Orp11]

Bonjour, je dois rendre un compte rendu de mon TP de chimie mais plusieurs questions me poses problème, j'espère que quelqu'un pourra m'aider.

1 - Dosage HCl/NaOH
1.1 - écrire l'équation du dosage
1.2 - En posant [HCl] = 0,1 mol/L, [NaOH] = Cb et en vous appuyant sur l'électroneutralité de la solution, déterminez la ou les relations permettants de calculer le pH de la solution en fonction du volume de base (Vb) versé. On veillera ici à bien tenir compte de la dilution de la solution au cours du dosage. La relation pH = f(Vb) pourra être établie avec ou sans approximation

4 - Dilution d'une solution d'acide faible (CH3COOH)
4.1 - A partir de l'expression de Ka, établir la relation pH = f(log[CH3COOH])


Mes recherches :
1.1 - HCl + NaOH = H2O + NaCl

1.2 - Relations de dépendances :
HCl -> H3O+ + Cl-
NaOH -> Na+ + OH-
2(H2O) = H3O+ + OH-

espèces présentent: H3O+, Cl-, Na+, OH-, H2O

relation de dépendance :
EN : [H3O+]+[Na+] = [Cl-]+[OH-]
BM : [Cl-] = 0,1 mol/L
[Na+] = Cb
Ke = [H3O+][OH-]
Ka = [NaOH][H3O+]/[HCl] (je ne suis pas certaine de cette relation)

Et là je coince

4.1 - Relations de dépendances :
CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+
2(H2O) = H3O+ + OH-

espèces présentent: H3O+, CH3COO-,CH3COOH, OH-, H2O

relation de dépendance :
EN : [H3O+]+[Na+] = [Cl-]+[OH-]
BM : [CH3COOH][CH3COO-]= c
Ke = [H3O+][OH-]
Ka = [CH3COO-][H3O+]/[CH3COOH]

J'ai trouvé sur internet que pH= f(log([CH3COO-]/[CH3COOH]) mais je n'ai aucune idée de comment y parvenir...

Je remercie par avance la personne qui pourra m'aider.
Cordialement.
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[jeanne08]

pour le 1)
-les 3 premières équations sont exactes mais le Ka que tu écris ne rime à rien
- il faut tenir compte du volume de solution acide de départ que je note Va
- pour calculer la concentration en Na+ de la solution : tu calcules le nombre de mol de Na+ mis ( volume Vb, concentration Cb ) et ce nombre de mol se trouve dans un volume Va+Vb
- pour calculer la concertation en Cl- même genre de calculs : nombre de mol de Cl- ( Va, Ca= 0,1 mol/L) dans Va+Vb
- tu reportes cela dans l'électroneutralité en remplaçant (OH-) par Ke/(H3O+) et tu peux alors calculer (H3O+) en fonction de Va,Vb, CA et Cb

pour le 4)
- il n'y a pas de Na+ dans cette solution ( je suppose qu'on ne met que de l'eau et l'acide faible)
- reprends en faissant bien attention l'équation BM
-la formule que tu as trouvé sur internet est toujours valable* mais ne présente pas d'intérêt ici

* Ka est toujours vérifiée à l'équilibre Ka = (Base)*(H3O+)/(Acide) donc logKa = log(H3O+) +log(Base/Acide) d'où la formule que tu indiques

[Orp11]

1) Je pense avoir trouver la relation pour calculer le pH
[Na+]=CbVb/(Va+Vb)
[Cl-] = CaVa/(Va+Vb)

Si on remplace dans l'équation de l'électroneutralité ça donne :

[H3O+] + (CbVb/(Va+Vb)) = (CaVa/(Va+Vb)) + Ke/[H3O+]
=> [H3O+]^2 + ((CbVb-CaVa)/(Va+Vb))[H3O+] - Ke =0
=> [H3O+] = (-b + √(b^2-4ac))/2a où a=1 ; b=(CbVb-CaVa)/(Va+Vb) ; c=-1

Après on sait que pH = -log[H3O+] = -log[(-b + √(b^2-4ac))/2a]

Mais je ne comprend toujours pas comment faire pour : La relation pH = f(Vb) pourra être établie avec ou sans approximation


4) Veuillez m'excuser j'ai fais une erreur en recopiant mes recherches pour EN donc je rectifie :
Relations de mises en jeu :
CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+
2(H2O) = H3O+ + OH-

espèces présentent: H3O+, CH3COO-,CH3COOH, OH-, H2O

relation de dépendance :
EN : [H3O+]+ [CH3COO-]= [CH3COOH]+[OH-]
BM : [CH3COOH][CH3COO-]= c
Ke = [H3O+][OH-]
Ka = [CH3COO-][H3O+]/[CH3COOH]

Mon problème reste cependant le même : comment établir la relation pH = f(log[CH3COOH]) ?

[jeanne08]

pour le premier exercice : les données sont Ca Cb et Va ... on a donc une relation entre (H3O+) et Vb
pour le second exercice :l'électroneutralité ne fait intervenir que les ions ... , le bilan de matière s'écrit avec une addition de concentrations et non un produit et on te demande de déterminer le pH en fonction de c ( concentration en CH3COOH mise au départ ).
Dans un cas comme dans l'autre on peut faire des approximations une pas en faire et quand on n'en fait pas les relations sont assez compliquées ( et pas forcément "sympathiques"). Tu dois avoir un cours la dessus qu'il faut apprendre et bien comprendre ....

[A voir en vidéo sur Futura]

[Orp11]

1) Donc mon exercice 1 est juste alors ?

4) Relations de mises en jeu :
CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+
2(H2O) = H3O+ + OH-

espèces présentent: H3O+, CH3COO-,CH3COOH, OH-, H2O

relation de dépendance :
EN : [H3O+]+ [CH3COO-]= [CH3COOH]+[OH-]
BM : [CH3COOH] + [CH3COO-]= c
Ke = [H3O+][OH-]
Ka = [CH3COO-][H3O+]/[CH3COOH]

Ici, si j'ai bien compris, il faut faire avec les hypothèses suivantes :
Hyp 1 : on néglige l'autoprotolyse de l'eau => [H3O+] = [CH3COO-]
Hyp 2 : on considère l'acide faiblement dissocié => [CH3COOH] = c

[jeanne08]

- ta relation d'électroneutralité est fausse (voir mon post précédent)
- si tu fais les approximations indiquées tu n'as pas besoin de toutes les relationsi suffit d'utiliser Ka

[Orp11]

EN : [H3O+] = [CH3COO-] + [OH-]

hyp 1 : ON néglige l'autoprotolyse de l'eau
=> [H3O+] = [CH3COO-] = Co
à condition que pH < 6

Hyp 2 : on considère que l'acide est faiblement dissocié
=> [CH3COOH] = Co
à condition que pH < pKa - 1

donc on a Ka = [H3O+]^2/Co
=> [H3O+] = (Co*Ka)^1/2
=> pH = -0,5logCo - 0,5logKa
pH = -0,5logCo + 0,5pKa

[jeanne08]

Attention ...
hyp1 : on neglige l'autoprotolyse de l'eau donc (CH3COO-)=(H3O+) mais pas egal à C0 !

Il faut après coup verifier les hypothèses ( à bien comprendre!)

[Orp11]

D'accord et merci beaucoup de votre aide !