TP 10 Mesures de pH

Chap5 : Acides et bases
TP 10
Mesures de pH
Objectifs:
 Mesurer le pH d'une solution aqueuse.
 Mettre en évidence l'influence des quantités de matière mises en jeu sur l’élévation de température
observée.
 Utiliser les symbolismes →, ← et dans l’écriture des réactions chimiques pour rendre compte des
situations observées.
I. Solutions acides :
1. Solution aqueuse d'acide éthanoïque :
 Etalonner le pH-mètre en milieu acide à l’aide des solutions tampons.
 Placer un bécher sur un agitateur magnétique et y verser 100 mL d'eau du robinet. Mesurer le pH de
l'eau du robinet avec le pH-mètre.
 Avec précaution, ajouter quelques gouttes d'acide éthanoïque pur. Agiter, puis mesurer le pH de la solution aqueuse d'acide éthanoïque obtenue.
Couple :CH3CO2H(aq) / CH3CO2-(aq)
1) Une réaction chimique a-t-elle eu lieu lors de l'ajout de l'acide éthanoïque pur à l'eau du robinet ?
2) Calculer les concentrations [H3O+] des solutions avant et après ajout de l'acide éthanoïque pur.
On considère maintenant une solution aqueuse S1 d'acide éthanoïque CH3CO2H (aq) de concentration en
soluté apporté C1=1,0.10-2 mol.L-1 et de volume V1= 50 mL. Le pH est alors de 3,4.
3) Ecrire l'équation de la transformation
4) A l'aide d'un tableau d'avancement, déterminer la valeur de l’avancement maximal xmax, puis de
l'avancement final noté xf.
5) Comparer xf et xmax. Conclure.
2. Solution aqueuse d'acide chlorhydrique :
On dispose d'une solution aqueuse S2 d'acide chlorhydriqueHCl(aq) de concentration en soluté apporté
C2=1,0.10-2 mol.L-1 et de volume V2= 50 mL.
 Mesurer le pHde cette solution.
Reprendre les questions précédentes.
II. Notion d'équilibre, sens d'évolution d'un système chimique :
La réaction entre l'acide éthanoïque et l’eau n’étant pas totale, le système chimique atteint un état
d’équilibre dans l'état final, caractérisé par la coexistence des réactifs et des produits dans le
mélange réactionnel.
Pour traduire cet équilibre, l’équation de la réaction s’écrit avec une double flèche : ⇋
CH3CO2H (aq) + H2O (l)⇋ CH3CO2-(aq) + H3O+(aq)




Dans deux béchers identiques, verser 20 mL de la solution S 1. Mesurer le pH initial, noté pHi.
Dans le bécher 1, ajouter, environ 0,5 g d'éthanoate de sodium CH3CO2Na(s).
Dans le bécher 2, verser, avec précaution, deux gouttes d'acide éthanoïque pur.
Agiter, puis mesurer les pH des solutions obtenues, notés respectivement pH 1 et pH2.
On suppose que les volumes des solutions n'ont pas varié lors des expériences.
1) Comment évolue le pH dans le bécher 1 ? Comment varie alors la concentration [H 3O+] ?
2) Dans quel sens le système chimique a-t-il évolué : sens direct
ou sens inverse de l'équation de la
réaction ?
3) Répondre aux mêmes questions pour l'expérience réalisée dans le bécher 2.
4) Comment évolue un système chimique lorsqu'on ajoute une des espèces chimiques intervenant dans
l'équation de la réaction ?
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III. Réaction entre un acide fort et une base forte :
L'acide chlorhydrique, H3O + (aq) + Cl- (aq), et l'hydroxyde de sodium, Na+ (aq) + HO- (aq), réagissent selon
une réaction totale d'équation :
H3O+(aq) + HO-(aq) —> 2 H2O(l)
 Dans un premier bécher de 250 mL, verser 100 mL d'une solution d'acide chlorhydrique de concentration
en soluté apporté 1,0 mol.L-1.
 Dans un second bécher de 250 mL, verser 100 mL d'une solution d'hydroxyde de sodium, de concentration en soluté apporté 1,0 mol.L-1.
 Mesurer la température initiale θi des deux solutions.
 Avec précaution, verser le contenu de l'un des béchers dans l'autre et agiter.
 Mesurer la température finale θf du mélange réactionnel.
 Recommencer l'expérience précédente avec des solutions d'acide chlorhydrique et d'hydroxyde de
sodium diluées dix fois.
1) Comparer les températures finales atteintes par les deux mélanges réactionnels aux températures
initiales.
2) Lors de la réaction étudiée, le système chimique absorbe-t-il ou cède-t-il de l'énergie thermique?
3) Quelle est l'influence des concentrations des solutions sur l'élévation de température observée?
On considère les mesures de température de la première expérience.
En travaillant rapidement les pertes d'énergie vers l'extérieur sont négligeables devant l'énergie thermique Ethlibérée par la réaction.
4) Calculer l'énergie thermique Ethlibérée par la réaction sachant que Eth =m.c.(θf- θi).
Données: on assimile la masse m du mélange réactionnel à la masse d'un même volume d'eau et
on suppose que : c~ceau = 4,18 J-g-1.°C-1.
5) Calculer les quantités d'acide et de base utilisées lors de cette expérience.
6) En déduire la valeur de l'avancement maximalxmax de la réaction.
7) Quelle serait la valeur de l'énergie thermique Ethsi l'avancement était égal à une mole?
8) La valeur de référence de l'énergie thermique E th , donnée dans les tables, est Eth= 57 kJ. mol-1. Évaluer
l'incertitude relative sur la valeur trouvée.
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Correction
I. Solutions acides :
1. Solution aqueuse d'acide éthanoïque : calculs pour 100 mL de solutions
2. Solution aqueuse d'acide chlorhydrique :
II. Notion d'équilibre, sens d'évolution d'un système chimique :
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Mesures de pH
Correction
III. Réaction entre un acide fort et une base forte :
IV. Conclusion :
Un acide faible se dissocie partiellement dans l'eau. Il est en équilibre avec sa base conjuguée.
Un acide fort se dissocie totalement dans l'eau. Sa transformation est totale.
La réaction entre un acide fort et une base forte produit de l'énergie : la transformation est exothermique.
Nom du professeur :
Matière :
Classe :
N Massé
Chimie
TS
Date :
Horaires :
Salle :
Nombre
d’élèves/binômes* :
Date de restitution de cette fiche au
technicien :
Technicien préparateur exposé :
14
TP / Expérience Titre
prof *
TP 10 : Mesure de pH
Quantité :
Besoins en matériel
Pour 2 groupes
7
pH-mètre + électrode + solutions étalons + notice
7
support électrode
7
agitateur magnétique + turbulent
14
bécher 100 mL + 250 mL
36
pipette usage unique
7
éprouvette graduée 100 mL
7
balance
7
thermomètre
Nom des Produits chimiques
Concentration et
total demandés
volume
Acide éthanoïque pur
100 mL
Acide éthanoïque
C=1.10-2 mol.L-1; 1,2 L
Acide chlorhydrique
C=1.10-2 mol.L-1 ; 1 L
C=1.10-1 mol.L-1; 1,5 L
C=1 mol.L-1; 1,5 L
Soude
C=1.10-1 mol.L-1; 1,5 L
C=1 mol.L-1; 1,5 L
Ethanoate de sodium solide
20 g
Phrase
de
risque et de
sécurité
Produit
Recherche de
dangereux ? (art
substituant ?
R4411.6)
Protections :
◊ Gants
◊ Lunettes
◊ Hotte
Déchets chimiques : (Cocher les cases correspondantes et préciser le volume estimé)
◊ Acides ORGA
◊ Bases ORGA
◊ Acide minéral
NB : Merci de bien vouloir remettre cette fiche 7 jours avant au technicien de laboratoire.
◊Masques