Activité dosage d`un vinaigre

Thème : Agir / Défis du XXième siècle
Partie : Analyse chimique
Chapitre 6 : Contrôle de la qualité par dosage
Activité documentaire
Degré d’acidité d’un vinaigre
Objectif : Déterminer un degré d’acidité par l’exploitation d’un titrage pH-métrique
Les vinaigres sont des solutions aqueuses contenant de l’acide éthanoïque (ou acide acétique), de formule
CH3COOH.
Le degré sur les bouteilles de vinaigre correspond à la masse d’acide éthanoïque (exprimée en gramme) contenue
dans 100 g de vinaigre.
Mickaël lit sur une bouteille de vinaigre l’indication : « 6,0% d’acidité ». Il décide de vérifier cette valeur.
Pour le savoir, il considère le vinaigre comme une solution aqueuse d’acide éthanoïque et procède à un titrage pHmétrique de VA = 20,0 mL de vinaigre dilué 10 fois par une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (ou soude) de
concentration en ions hydroxyde CB = 0,100 mol.L-1.
Il note ses résultats expérimentaux obtenus à partir de l’exploitation du tracé graphique : pH = f(VB) :
avec : VB = Vsoude versé
 Volume de soude versé à l’équivalence : VBE = 20,0 mL
 pH à l’équivalence : pHE = 8,4.
Données :
 Masse volumique du vinaigre : ρ = 1,02 g.mL-1
 Masse molaire de l’acide éthanoïque : M = 60,0 g.moL-1
Questions :
A. Titrage pH-métrique
Soit S0 la solution de vinaigre commerciale
1.
Légender le dispositif de titrage en annexe.
2. Ecrire le protocole permettant de préparer Vf = 100 mL de solution S1 diluée de vinaigre.
3. Écrire l’équation de la réaction de titrage entre les solutions d’acide éthanoïque et d’hydroxyde de sodium.
4. En utilisant un tableau d’avancement, donner la relation entre les quantités de matière n(A) i d’acide
éthanoïque initialement présent et nBE d’ions hydroxyde versé à l’équivalence. Justifier.
5. En déduire une expression de la concentration C1 de S1 en fonction de VA, CB et VBE le volume de solution
titrante versé à l’équivalence.
Robert effectue des recherches et en déduit que la concentration en acide éthanoïque dans la solution diluée S 1
est approximativement égal à C1 = 0,100 mol.L-1.
6. A l'aide de la relation précédente, exprimer le volume VBE de soude versée à l'équivalence (nécessaire au
titrage pH-métrique des 20 mL de S1) et calculer le.
7.
On appelle point d'équivalence E, le point de la courbe (en annexe) pH = f ( VB) d'abscisse VBE. Le placer sur
la courbe. Observer et commenter l'évolution du pH autour de ce point.
8. Comment évolue le coefficient directeur, "a ", de la tangente à la courbe pH = f ( V B ) dans la zone du saut de
pH [18 mL, 22 mL] ?
9. En quel point de la courbe, "a ", semble-t-il maximum ? Ce point I est un point d'inflexion de la courbe.
La courbe de la dérivée de pH en fonction du volume (annexe) a été tracée à l’aide du logiciel Excel (voir fiche
dpH
 a  g(VB) .
dV
pH pHi
a  i1
VB VB
méthode). Soit la fonction :
Par définition :
i 1
i
dpH
 g(VB) sont présentes sur le même graphique.
dVB
Ainsi, les courbes pH = f ( VB ) et
10.
Déterminer avec précision le point d'inflexion I de la courbe. Comparer le point d'équivalence E et le point
d'inflexion I trouvés précédemment. En déduire une définition mathématique du point d'équivalence.
11. Vérifier que le point équivalent est accessible par la méthode géométrique dite " des tangentes" (fiche
méthode). Déterminer ainsi pHE et VBE.
12. Montrer que le degré d’acidité d° du vinaigre s’exprime par la relation : d  
1000  CB  VBE  M
VA  
13. Calculer la valeur de d° du vinaigre dosé.
Pour les pipettes jaugées de 10 mL et 20 mL, l’incertitude absolue est de 0,06 mL. (erreur de lecture + tolérance)
Pour la fiole jaugée de 100 mL, l’incertitude absolue est de 0,08 mL. (erreur de lecture + tolérance)
L’incertitude absolue pour la burette graduée est de 0,2 mL (erreur de double lecture + tolérance de la burette)
De plus :
U (C B )
 5%
CB
14. En utilisant la relation suivante, déterminer l’incertitude absolue associée au degré d’acidité du vinaigre d°.
2
2
2
2
 U (V0 )   U (VBE )   U (VA )   U (V f )   U (CB ) 
U (d )
  
  
  

 
  
d
V
V
V
Vf
C
 
B

 0   BE   A  
2
15. La valeur indiquée par le fabricant est-elle dans l’intervalle d’incertitude de la valeur trouvée
expérimentalement ?
B. Choix d'un indicateur coloré pour un titrage donné.
Consulter l’animation : http://slsc-sciencesphysiques.com/documents/TS/sim_dos_ph_indic.swf
1.
Sur le graphe précédent, ajouter les zones de virage des indicateurs colorés présent dans le tableau cidessous.
2. Quel est celui qui convient le mieux pour repérer l'équivalence ? Justifier.
3.
Proposer une méthode de titrage de la solution d'acide éthanoïque utilisant cet indicateur coloré, les
conditions expérimentales précédemment proposées étant conservées.
Annexes
Montage de titrage pH-métrique
Tableau d’avancement