1997 : Vérification expérimentale de l’expresssion du pH en fonction du pKa

 

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Afin de déterminer le pKa du couple acide éthanoïque ion éthanoate, on mesure le pH du mélange de deux solutions  S1 et S2 contenant ces espèces chimiques. S1 et S2  et   ont la même concentration molaire volumique

 

C_{1}=C_{2}\textrm{= 0,1 mol/L}.

1. On mélange  V_{1}\textrm{= 10 mL} de S_{1} avec V_{2}\textrm{= 40 mL} de S_{2}.   . Le pH du mélange vaut 4.

1.1. Déterminer les concentrations molaires de toutes les espèces chimiques présentes dans ce mélange.

1.2.  A partir des valeurs trouvées vérifier l’égalité : [CH_{3}COO^{-}]/[CH_{3}COOH]=V_{1}/V_{2}


N.B : pour toute la suite, ce résultat sera admis.

2. On effectue des mesures du pH pour des mélanges de S_{1} et S_{2}  correspondant à différentes valeurs de V_{1}etV_{2} .
 
Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau ci-après :

Mélange M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9
V1 en mL 4 10 20 30 40 40 40 40 40
V2 en mL 40 40 40 40 40 30 20 10 4
pH 3,6 4,0 4,3 4,5 4,6 4,7 5,9 5,2 5,6
log (V1/V2)                  


                         

2.1. Compléter le tableau, puis tracer la courbe pH=f(Log(V_{1}/V_{2}))

                Echelle : abscisse :   10 cm pour 1 et en ordonnée :  2 cm pour 1:

2.2. En déduire la relation entre le pH et le rapport     [CH_{3}COO^{-}]/[CH_{3}COOH]

On précisera les valeurs des constantes qui figurent dans cette relation.

3.1. Ecrire l’équation bilan de la réaction représentant la réaction de l’acide éthanoïque avec  H_{2}O

3.2. Après avoir rappeler la définition de la constante d’acidité Ka, déduire l’expression littérale du

          pH d’une solution contenant à la fois CH_{3}COOH et CH_{3}COO^{-}  et   en fonction du pKa du

couple d' étude.

4.  Déduire des questions précédentes la valeur approchée du pKa du couple.




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