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2002 : Dosage de l’acide benzoique par la solution d’hydroxyde de calcium

Détails: Catégorie : Exercices du BAC

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Sur l'étiquette d'une bouteille une solution aqueuse, on peut lire :

* Acide benzoïque $C_{6}H_{5}CO_{2}H$

* Concentration molaire volumique $C_{a}=5.10^{-2}mol/L$ .

Afin de vérifier la concentration molaire de cette solution et de déterminer la constante d'acidité du couple $C_{6}H_{5}CO_{2}H/C_{6}H_{5}CO_{2}^{-}$ ; on préléve $V_{a}=20ml$

un volume de cette solution que l'on place dans un bêcher. On y ajoute une solution aqueuse d'hydroxyde de calcium de concentration molaire volumique $C_{a}=5.10^{-2}mol/L$ .

Un pH-mètre, préalablement étalonné, permet de suivre l'évolution du $pH$ du mélange.

$1$ Faire un schéma annoté du dispositif de dosage. (0,25pt)

$2$ Ecrire l'équation-bilan responsable de la variation du pH. (0,5pt)

$3$ Les résultats obtenus permettent de placer quelques points de la courbe

$pH=$ $f\left( V_{b}\right)$ (figure ci-dessous).

A partir de la courbe, que vous tracerez, vérifier si la valeur de la concentration portée sur l'étiquette est exacte. On explicitera la méthode utilisée (Il n'est pas demandé de rendre la courbe avec la feuille de copie).(0,5 pt)

$4$ On s'intéresse à la partie de la courbe compris entre $V_{b}=4cm^{3}$ et $v_{b}=8cm^{3}.$ On admettra que les concentrations $\left[H_{3}O^{+}\right]$ et $\left[ OH\right]$ sont négligeables devant $\left[ C_{6}H_{5}CO_{2}H\right]$ et $\left[ C_{6}H_{5}CO_{2}\right]$

$4.1$ En utilisant les équations d'électroneutralité et de conservation de la matiére,établir l'équation suivante : $\frac{\left[ C_{6}H_{5}CO_{2}^{-}\right] }{C_{6}H_{5}CO_{2}H}=\frac{2C_{b}V_{b}}{C_{a}V_{a}-2C_{b}V_{b}}$ .On prendra la valeur de $C_{a}$ par l'exprience. (0,5 pt)

$4.2$ Le tableau de mesure ci-dessous indique les valeurs du pH lorsque le volume varie de 4 à 8 . Avec une échelle convenable tracer la courbe :

$pH=f\left( \log \frac{C_{6}H_{5}CO_{2}}{\left[ C_{6}H_{5}CO_{2}H\right] }\right) pour$ $4ml\leq V_{b}\leq 8ml$

$4.3$ En déduire la valeur du $pH_{A}$ du couple $C_{6}H_{5}CO_{2}H/C_{6}H_{5}CO_{2}^{-}$ (0,5pt)

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