L'Amitie

– logC1 dans le cas d'une transformation totale. d) Que peut-on alors en conclure, d'après la mesure de pH1, sur la nature de la transformation entre l'acide éthanoïque et l'eau ?

Eric DAINI – Lycée Paul Cézanne – Aix en Provence © http://labotp.org

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2) Taux d'avancement final τ1 a) Définir le taux d’avancement final noté ici τ1. b) Exprimer τ1 en fonction du pH1 et de C1. c) Calculer la valeur τ1 et conclure. 3) Influence de C sur τ Solution C (mol.L )

-1

S2

S1

τ ( en %)

a) Compléter le tableau ci-dessus. Détailler le calcul de τ2 . b) Comment varie le taux d'avancement final τ en fonction de la concentration apportée C ? 4) Influence de la nature de l'acide sur τ • On dispose de 3 solutions d’acides différents mais de même concentration apportée : -3 -1 - solution S2 d'acide éthanoïque CH3COOH de concentration apportée: C2 = 5,0 × 10 mol.L -3 -1 - solution S4 d'acide méthanoïque HCOOH de concentration apportée: C4 = 5,0 × 10 mol.L + -3 -1 - solution S5 de chlorure d'ammonium (NH4 , Cl ) de concentration apportée: C5 = 5,0 × 10 mol.L . Solutions C (mol.L ) pH

-1

S2

S4

S5

τ ( en %)

• Mesurer le pH des solutions S4 et S5 et compléter les deux premières lignes du tableau. a) Écrire les équations des réactions entre les acides des solutions S4 et S5 et l'eau (Pour S5 l’ion Cl− est spectateur). Préciser les couples acide / base mis en jeu dans chacune des réactions. b) Déterminer les valeurs des taux d'avancement final τ. Compléter le tableau. c) À concentration égale, le taux d'avancement final τ dépend-il de la nature de l'acide ? d) À concentration égale, quel est l'acide dont la réaction l'eau conduit à un équilibre le plus avancé dans le sens direct ? Justifier.

Eric DAINI – Lycée Paul Cézanne – Aix en Provence © http://labotp.org

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ÉTUDE pH-METRIQUE DU TAUX D'AVANCEMENT FINAL D'UNE REACTION • Matériel: • pH-mètre + solutions étalon pH = 4,0 et pH = 7,0. • Verre à pied pour rinçage de l'électrode. • eau distillée -2 -l • S1: Acide éthanoïque à C1 = 5,0.10 mol.L -3 -l • S4: Acide méthanoïque à C2 = 5,0.10 mol.L -3 -l • S5: chlorure d'ammonium à C5 = 5,0.10 mol.L • 2 Fioles jaugées 100,0 mL • 2 pipettes jaugées de 10,0 mL + propipette. • béchers de prélèvement.

Eric DAINI – Lycée Paul Cézanne – Aix en Provence © http://labotp.org

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LE pH-MÈTRE

I DESCRIPTION DU pH-MÈTRE • Un pH-mètre est constitué d'une sonde de mesure reliée à un voltmètre électronique gradué en unité de pH. • La sonde de mesure est constituée d'une électrode de verre et d'une électrode de référence; ces deux électrodes peuvent être séparées ou combinées. • La différence de potentiel u qui apparaît aux bornes de la sonde est une fonction affine du pH: u = a - b.pH, où a et b sont des coefficients positifs qui dépendent de la température et de la nature des deux électrodes. Il est donc nécessaire d'étalonner un pH-mètre avant toute mesure. • Le voltmètre électronique peut être analogique ou numérique. II ETALONNAGE DU pH-MÈTRE • La sonde du pH-mètre est un objet fragile à manipuler soigneusement 1) • Le bouton 1 est sur la position "0". • Régler le bouton 2 sur la température des solutions. • Régler les boutons 3 et 4 à mi-course. • Placer la sonde au-dessus d'un verre à pied: rincer la sonde à l'eau distillée. • Mettre dans un godet un peu de solution étalon pH = 7,0. • Plonger entièrement l'extrémité de la sonde dans cette solution. • Régler le bouton 1 sur "pH", agiter doucement le godet autour de l'extrémité de la sonde. • Avec le bouton 4, régler l'affichage du pH-mètre sur la valeur 7,0. Ne plus toucher le bouton 4. • Remettre le bouton 1 sur "0". Retirer la sonde du godet et remettre la solution dans le flacon. • Rincer la sonde à l'eau distillée.

2)

2 °C 4 ∆pH pH 0 1 mV 3 mV / pH

3)

• Mettre dans un godet un peu de solution étalon pH = 4,0. • Plonger entièrement l'extrémité de la sonde dans cette solution. • Régler le bouton 1 sur "pH", agiter doucement le godet autour de l'extrémité de la sonde. • Avec le bouton 3, régler l'affichage du pH-mètre sur la valeur 4,0. Ne plus toucher le bouton 3. • Remettre le bouton 1 sur "0". Retirer la sonde du godet et remettre la solution dans le flacon. • Rincer la sonde à l'eau distillée et la sécher. • Le pH-mètre est prêt pour faire des mesures de pH. Ne plus toucher aux boutons 3 et 4 pendant toute la durée des mesures.

4)

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III MESURES DE PH • Verser la solution à étudier dans un bécher. • Plonger la sonde, agiter la solution puis attendre la stabilité de l'affichage. • Noter la valeur de la mesure. • Rincer la sonde à l'eau distillée. • Ne jamais laisser le pH-mètre allumé quand la sonde ne plonge pas dans une solution !! • Pour refaire une mesure, reprendre la suite des opérations.

IV