pH-métrie / Melange tampon

[Pasnora]

Bonsoir,

J'ai fait un labo récemment sur le pH-métrie et j'ai un tableau avec plusieurs données à remplir.
Je confonds tout et je ne sais plus quel formule ou concentration je dois utiliser

Mon premier titrage est celui d'un mélange tampon :

CH3COONa + HCl >> CH3COOH + NaCl

Concentration de CH3COONa = 0.02M
Concentration de HCl = 0.05 M
Nombre de mole initial CH3COONa = Nombre de mole de HCl initiale = 0,0005 mol
Volume à l'équivalence = 10 ml

Avec les données ci dessus, je suis censée calculer le pH théorique pour chaque 1ml de HCl ajouté à ma solution .

Je sais que la formule d'un mélange tampon est : pH= pka+log(Cb/Ca)
Cb c'est bien la concentration de la base qui est CH3COONa?
Et Ca est bien la concentration de l'acide qui est HCl?

Maintenant comment savoir quel concentration utilisée?
A chaque fois que j'ajoute 1 ml de HCl, je dois utiliser ce volume pour faire le calcul? Ou la concentration de départ (0,05)? Dans ce cas j'aurai tout le temps les mêmes valeurs non?
Est-ce que je dois également utiliser le nb de mole initiale pour tous mes calculs de concentration?

Voici une photo de mon tableau.

tampon.jpg

Et j'ai la même question pour le titrage de l'eau déminéralisée par du HCl (0,05M)
HCl étant un acide fort, je dois utiliser la formule : pH=-logC pour trouver le pH théorique ou la formule du mélange tampon?
Quel concentration utilisée?

Voici une photo du tableau.

eau.jpg

Merci d'avance pour vos aides
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[Baal149]

Bonjour,

Je vais essayé de t'aider. Mais je remarque que tu donnes des éléments d'énoncé sans donné tous l'énoncé. Et ça complique un peu l'aide apportée.
J'ai l'impression que tu confonds les choses. Tu cherches à titrer une solution tampon par un acide.

Remarque, un tampon peut se créer en rajoutant un acide à une base afin de se placer à l'équilibre du mélange acide + base conjugués.

Donc si je comprends, bien ton tampon ici c'est CH₃COONa (en réalité ça doit être un mélange CH₃COONa / CH₃COOH ; c'est le principe d'un tampon) que tu doses par le HCl.

Je sais que la formule d'un mélange tampon est : pH= pka+log(Cb/Ca)
Cb c'est bien la concentration de la base qui est CH3COONa?
Et Ca est bien la concentration de l'acide qui est HCl?

Si je reprends ton tableau en pièce jointe, alors tu es à l'équilibre (pH initial = pKa) du couple CH₃COONa / CH₃COOH.
Donc attention lorsque tu parles de HCl car j'ai l'impression que tu as 2 HCl : un qui sert pour faire le tampon et donc se placer à l'équilibre du couple acide/base ; et un autre qui va servir à doser le tampon.
Vu qu'initialement tu as pH = pKa et qu'on te donne une concentration Cb (qui est bien celle de CH₃COONa), que peut tu en déduire sur la concentration en Ca ?

Maintenant comment savoir quel concentration utilisée?
A chaque fois que j'ajoute 1 ml de HCl, je dois utiliser ce volume pour faire le calcul? Ou la concentration de départ (0,05)? Dans ce cas j'aurai tout le temps les mêmes valeurs non?
Est-ce que je dois également utiliser le nb de mole initiale pour tous mes calculs de concentration?

Comme je disais, tu as 2 HCl utilisé : l'un déjà utilisé pour faire le tampon et le 2e que tu doit, toi, utilisé pour doser le tampon. Donc c'est ce 2e qu'il faut considérer dans tes calculs. Et donc tu dois utiliser la concentration donnée dans ton énoncé + le volume que tu ajoutes. Et en ajoutant ton acide, tu fait varier les concentrations Ca et Cb.

Et j'ai la même question pour le titrage de l'eau déminéralisée par du HCl (0,05M)
HCl étant un acide fort, je dois utiliser la formule : pH=-logC pour trouver le pH théorique ou la formule du mélange tampon?
Quel concentration utilisée?

Les deux manière marcherais. La première formule est plus facile à utiliser mais je suppose que si c'est sur le même TP, on va te demander d'utiliser la 2e formule.
Ici, on parle de l'eau ... Quelles sont les oncentrations en acide et en base dans l'eau ? D’ailleurs quel est l'acide et la base ici ?

[jeanne08]

Je suis comme Baal149 ... il faudrait l'énoncé exact de chaque exercice et une explication de ce que tu as déjà fait pour t'aider utilement .
généralités :
Quand on a un mélange de CH3COO-(base) et de CH3COOH (acide) on a pH = =pKa +log (Cbase/Cacide)
HCl est un acide fort donc ajouter HCl revient à ajouter H3O+ et Cl-(spectateur)
La réaction CH3COO- +H3O+ -> CH3COOH + H2O est quasi totale
Un tableau d'avancement se fait avec des quantités de matière en mol et les concentrations sont calculées à l'équilibre en tenant compte du volume total. On rappelle que concentration en X( en mol/L) =nombre de mol de X /volume (en L )

[Baal149]

La réaction CH3COO- +H3O+ -> CH3COOH + H2O est quasi totale

La réaction que tu es écrit est l'inverse de la réaction de solubilisation de l'acide dans l'eau (K = 1/Ka). Vu que la réaction inverse n'est pas totale, cette réaction n'est pas totale non plus.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

La réaction écrite n’est certes pas totale mais quasi totale car grande constante d’équilibre (précision indiquée )

[Kemiste]

Bonsoir.

Vu que la réaction inverse n'est pas totale, cette réaction n'est pas totale non plus.

Si une réaction est totale dans un sens, elle ne peut pas être totale dans l'autre sens. Vu que la réaction de l'acide acétique dans l'eau ne se fait quasiment pas, on peut considérer la réaction inverse comme totale. Si on prendre des chiffres, on a un pKa de 4.74 pour le couple AcOH/AcO^- donc une constante d'équilibre de 10^4.74 pour la réaction entre l'acétate et HCl, ce qui est supérieur au 10⁴, pris comme valeur pour considérer une réaction comme totale.

[Pasnora]

Bonsoir,

Ah oui dsl je vous le donne toute suite.

Voici toute l'énoncé :

On dispose d'une solution en concentrations identiques et connues d'une solution d'acétate de sodium(CH3COONa) et d'acide acétique (CH3COOH).
Prélever 25 ml de la solution tampon et transvaser dans un berlin muni d'un barreau magnétique. Mesurer le pH.
A l'aide d'une burette ajouter par fractions d'1ml une solution de HCl en mesurant à chaque fois le pH.

Les concentrations étant connues, le volume a l'équivalence vaut 10ml
A l'approche du volume à l'équivalence, cad à Véq-1, càd 9ml l'addition a la burette se fait par fraction de 0,2ml jusqu'à 11ml.
Le titrage s'arrête après avoir ajouté un volume total Véq+5, càd 15ml

Répéter les mesures de pH en titrant 25ml d'eau déminéralisée, en ajoutant progressivement par fractions de 1ml, la même solution standardisée que celle utilisée pour titrer le mélange tampon, càd HCl.


Baal149 pour répondre à vos questions :

Ca correspond a la concentration de HCl.
Ce que je ne comprends pas c'est comment faire pour calculer la concentration de Cb et Ca sachant que j'aoute 1 ml de HCl à chaque fois à ma solution tampon

Pour l'eau: L'acide c'est le HCl (0,05M)

Quand vous dites : "Et donc tu dois utiliser la concentration donnée dans ton énoncé + le volume que tu ajoutes. Et en ajoutant ton acide, tu fait varier les concentrations Ca et Cb."
Je vois ce que vous voulez dire mais je ne comprends pas

Helpp

[jeanne08]

donc je résume : on a 25 ml de tampon équimolaire de CH3COO- et CH3COOH à 0,02 mol/L chacun et on y ajoute n mL de H3O+ à 0,05 mol/L . On fait donc la réaction quasi totale ( j'insiste ) CH3COO- +H3O+ -> CH3COOH +H2O .Tu peux donc calculer les nombres de moles ( en fonction de n) mises au départ. Tu fais un tableau d'avancement et tu vas avoir 3 cas possibles : avant l'équivalence , à l'équivalence et après l'équivalence et tu pourras calculer les concentrations des espèces majoritaires dans les (25+n ) mL ...

[Pasnora]

Bonjour bonjour,

C'est ça!
Mais j'ai déja calculer le nb de mole initiale

CH3COO- + H3O+ >> CH3COOH + H2O

Concentration de CH3COONa = 0.02M
Concentration de HCl = 0.05 M
Nombre de mole initial CH3COONa = Nombre de mole de HCl initiale = 0,0005 mol
Volume à l'équivalence = 10 ml

Maintenant ce que je n'arrive pas à faire c'est le calcul des concentrations a chaque fois qu'on ajoute n mL de HCl

[jeanne08]

1) Tu as 25 mL de solution avec 0,0005 mol de CH3COOH et CH3COO- et tu ajoutes n mol de solution à 0,05 mol/L de solution de H3O+ soit ....mol de H3O+ ( ce nombre de H3O+ dépend de n ) . Tu fais la réaction quasi totale CH3COO- +H3O+ -> CH3COOH . Pour n<=9 mL tu peux donc calculer les nombres de mol de CH3COO- et de CH3COOH qu'il va y avoir dans les 25+n mL de solution ... donc calculer les concentrations donc le pH pour cette partie
tu réfléchiras à ce qui peut se passer pour n>10...
2) HCl dans l'eau : plus facile ( je te conseille de commencer par là )
Tu mets n mL de solution de H3O+ à 0,05 mol/l dans 25 mL d'eau . Tu calcules donc le nombre de H3O+ mis dans les (25+n) mL donc la concentration en H3O+ donc le pH ...

[Pasnora]

Bonjour,

Je vous remercie pour votre réponse

J'ai bien suivi votre résonnement, mais mon pH théorique ne se rapproche pas de mon pH expérimental.
Les valeurs sont très éloignées.
Dans la colonne du pH expérimental, le pH diminue alors que c'est le contraire en théorique.
Peut-être que j'ai mal fait mes calculs..

Vous trouverez ci-joint les calculs que j'ai effectué

calcul melange tampon.jpg
tampon.jpg

[Pasnora]

Sauf si c'est le HCl qui varie et non CH3COONa
Dans ce cas le pH diminuerai.. Ou pas

[gts2]

Bonjour,

J'ai du mal à suivre vos calculs : ci-dessous un tableau d'avancement avant l'équivalence (en mmol) (les valeurs ne sont peut-être pas les bonnes)


Première ligne état initial : la solution et les H+ apportés par HCl
Deuxième ligne : réaction totale (quasi...)
La quantité d'acide augmente, celle en base diminue, reporté dans K=Q cela donne bien un pH qui diminue.

Sur vos calculs, on a l'impression que la concentration en acide ne change pas : 0,05 ? Et que la concentration en base augmente (alors que l'apport des H+ fait disparaitre la base)

[jeanne08]

Je n’arrive pas à lire tes calculs ... gts2 te donne le début de la solution et je te rappelle qu’un tableau d’avancement se fait avec des quantités de matière en moles.

[Pasnora]

Bonsoir,

J'ai refaits mes calculs en suivant vos conseils.
Voila ce que j'ai obtenue.
Note 29 mars 2021.pdf

[gts2]

Cela me parait correct.

Quelques remarques :
Faites des tableaux d'avancement explicites avec le volume de HCl ajouté : 0,05*V (pas de < > excès ...), il s'agira alors de simplement recopier dans vos expression pour avoir le pH.
La réaction se fait entre CH3COO- et H+
Pour 0 et 10 mL : incohérence entre votre tableau et le calcul du pH

[Pasnora]

Bien le bonsoir,

MERCI BCP pour vos réponses rapides!!
Vous m'avez bien aidé

Et gts2, les remarques que dont vous m'avez faits part, je les ai corrigé juste après(manque d'attention).

Encore un grand merciii