Dosage d'ions carbonates par H2SO4

[HunterZ]

Bonjour,

J'ai une préparation de TP à faire et je bloque sur les réactions mises en jeu, ce qui m'empêche de pouvoir faire la suite, voici une partie de l'énoncé :

Protocole :
• Préparer dans une fiole jaugée, 50 mL d’une solution 0,1 mol.L-1 en CO3^2- par pesée d’un sel de Na2CO3
• Effectuer le titrage par H2SO4 (diacide fort dissocié en 2H+ et SO4^2-) 0,2 mol.L-1 en traçant la courbe pH=f(vol.)

On nous donne dans l'énoncé les pka des couples H2CO3/HCO3- et HCO3-/CO3^2-

Ici, ce qui me bloque pour déterminer les réactions de dosage, c'est la présence d'acide sulfurique (qui met en jeu 2H+ au lieu de 1 pour l'acide chlorhydrique par exemple)
Si on avait eu 1 seul H+ j'aurais voulu écrire CO3^2- + H+ --> HCO3- pour la première réaction puis HCO3- + H+ --> H2CO3 pour la deuxième réaction, mais en présence de 2H+ je ne sais pas comment faire...

Si quelqu'un pouvait m'aider ce serait vraiment sympa
Merci par avance
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[gts2]

Bonjour,

La réaction est bien, par ex., CO3^2- + H+ --> HCO3-.

Le fait que H2SO4 soit un diacide vous oblige simplement à faire attention quand vous calculez la quantité d'H+ apporté par un volume V d'acide.

Dit de manière plus générale : H2SO4 = 2H+ + SO4^2- et CO3^2- + H+ = HCO3- sont deux réactions indépendantes et la stoechiométrie de l'un ne peut pas jouer sur la stoechiométrie de l'autre, la stoechiométrie joue uniquement quand on fait le bilan de quantité de matière (ici H+).

[HunterZ]

Ah d’accord, donc si j’ai bien compris votre message je peux écrire CO3^2- + H+ --> HCO3- avec un seul H+ à condition que j’oublie pas qu’à l’équivalence n(CO3^2-)=n(H+)/2 c’est bien ça ?

[gts2]

NON !

Les deux réactions sont indépendantes, la relation de dosage est de stoechiométrie 1-1, donc à l'équivalence n(CO3^2-) initial=n(H+) versé.

La deuxième réaction H2SO4 = 2H+ + SO4^2- interviendra lorsqu'il s'agira de relier la quantité de H+ au volume d'acide sulfurique versé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[HunterZ]

Je ne comprends pas vraiment à quel moment on relie la quantité de H+ au volume d'acide sulfurique versé. Une fois que mon volume équivalent est obtenu, je ne sais pas quoi faire
Et juste petite parenthèse si on repart du début, la première question est de déterminer la concentration en H+ dans la burette. Sachant qu’on a 0,2 mol/L de H2SO4 j’en déduis qu’on a 0,4 mol/L de H+ dans la burette c’est bien ça ? Ensuite dans mes réactions de dosage, comme un seul H+ entre en jeu la concentration de H+ est-elle de 0,2 ou 0,4 mol/L ?

[gts2]

j’en déduis qu’on a 0,4 mol/L de H+ dans la burette c’est bien ça ?

C'est bien cela et c'est la seule chose dont vous ayez besoin, à partir de là, on a des H+ peu importe d'où ils viennent (cela viendrait de HCl à 0,4 mol/L, cela serait la même chose)

Ensuite dans mes réactions de dosage, comme un seul H+ entre en jeu la concentration de H+ est-elle de 0,2 ou 0,4 mol/L ?

Vous venez de dire vous même : "0,4 mol/L de H+ dans la burette".

[HunterZ]

Ah oui effectivement merci je trouve ça logique maintenant

Mais pour le H2SO4 je ne sais pas pourquoi j'ai toujours un blocage
J'ai fait mon calcul de Veq avec mes données et en partant de n(CO3^2-)bécher = n(H+)versé, je trouve 5 mL. Donc il y a 5 mL d'acide sulfurique versé
Si je calcule la quantité de matière de H2SO4 versée dans le bécher (5 mL et 0,4 mol/L) je trouve 2*10^-3 mol, cela voudrait dire que H+ a une quantité de matière divisée par deux c'est à dire 10^-3 mol ? Ou j'ai tout faux ?

[gts2]

Comment avez-vous trouvé 5 mL ? Je trouve 12,5 mL.

[HunterZ]

Excusez-moi je n'ai pas donné l'énoncé en entier, nous n'avons pas utilisé les 50 mL de la solution mais j'ai oublié de donner la phrase la plus importante :

On considère une solution d’un volume initial de 40 mL contenant 2.10-3 mol d'ions CO3^2- (on a utilisé 20 mL de la solution préparée puis on y a ajouté 20 mL d'eau)

A partir de là je trouve 5 mL

[gts2]

je trouve 5 mL pour 2.10-3 mol d'ions CO3^2-. Donc il y a 5 mL d'acide sulfurique versé.

D'accord

Si je calcule la quantité de matière de H2SO4 versée dans le bécher (5 mL et 0,4 mol/L) je trouve 2*10^-3 mol, cela voudrait dire que H+ a une quantité de matière divisée par deux c'est à dire 10^-3 mol ? Ou j'ai tout faux ?

Non 0,4 mol/L c'est la concentration en H+, on en a donc versé 5*0,4/1000=2.10-3 mol (cohérent avec le dosage)

Par contre H2SO4 est à la concentration de 0,2 mol/L, on en a donc versé 5*0,2/1000=10-3 mol qui donne bien 2.10-3 mol de H+

[HunterZ]

D’accord j’ai enfin compris ! Merci beaucoup pour votre aide