SOS physique-chimie

Bonsoir,

J'ai un TP à préparer pour DEMAIN (distribué aujourd'hui seulement), et je bloque sur quelques questions... Voici l'énoncé et les questions. Pourriez-vous m'aider à répondre à ce que je n'arrive pas à faire ? Merci beaucoup.

Le vinaigre de vin est obtenu par oxydation de l'éthanol du vin par l'oxygène de l'air, en présence d'une bactérie qui sert de catalyseur : CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H20. Il s'agit donc d'une solution aqueuse d'acide éthanoïque (pKa = 4,8). La bouteille porte une indication en degré : 1° correspond à 1 g d'acide pour 100 g de vinaigre (on admettra que la masse d'un litre de vinaigre est égale à 1 kg). Certains fabricants malhonnêtes ajoutent de l'acide chlorhydrique au vinaigre pour le rendre plus acide et donc plus cher.

On dispose d'un vinaigre commercial (affiché à un degré d = 10,5 °). Le but de ce TP est de vérifier si le vinaigre fourni est frelaté ou non. On dispose pour cela d'une solution de soude à la concentration cb = 0,10 mol et du matériel suivant : une burette graduée de 25 mL, des pipettes jaugées de 2, 5, 10, 20, mL, des pipettes graduées de 10 mL, un bécher de 100 mL, un erlenmeyer de 150 mL, des fioles jaugées de 20, 25, 50 et 100 mL, une éprouvette graduée de 100 mL.

1. Détermination du protocole de titrage

Pour qu'un titrage soit exploitable, avec une burette graduée de 25 mL, il faut que le volume équivalent soit compris entre 10 et 20 mL.

- Déterminer la concentration molaire en acide éthanoïque d'un vinaigre non frelaté à 10,5 °. M(CH3COOH) = 60 g. mol-1

OK !

- Montrer qu'il n'est pas possible de doser ce vinaigre directement par la solution de soude proposée.

OK !

- Proposer un protocole (en explicitant votre raisonnement et le matériel utilisé) qui permettra de titrer le vinaigre. Vous calculerez le volume équivalent.

OK pour le protocole.

Pour le volume équivalent, je ne sais pas trop quel volume prendre...

- Pourquoi est-il intéressant d'effectuer à la fois un suivi pH-métrique et conductimétrique ?

Là, je ne vois pas du tout : que dire ?

- Choisir le ou les indicateurs colorés que l'on pourrait utiliser pour déterminer les volumes équivalents. Vous indiquerez les changements de couleurs attendus.

Il faut utiliser le volume équivalent, trouvé précédemment, mais pourriez-vous déjà m'aider à le déterminer svp ?

Exploitation des résultats :

- Le vinaigre est-il frelaté ?

Je ne vois pas comment faire car pour répondre à cette question, je répondrais à des questions qui suivent...

- Déterminer les concentrations en acide acétique c1 et en acide chlorhydrique c2 dans le vinaigre commercial.

Je ne trouve pas...

- Déterminer les incertitudes-types pour chaque grandeur mesurée. Calculer l'incertitude-type relative pour chaque grandeur afin de repérer si l'une d'elle présente un pourcentage d'erreur très supérieur aux autres.

Je n'ai aucune idée de quelle formule utiliser...

- Déterminer l'incertitude-type sur les concentrations c1 et c2, en identifiant la source d'erreur prépondérante dans chaque cas. En déduire les incertitudes élargies à 95 % et donner l'intervalle de confiance sous la forme ... + mol.L-1.

Idem, je n'ai aucune idée de quelle formule utiliser...

Merci pour l'aide, j'en ai besoin, et c'est pour demain...

Bonsoir Matthieu,
votre 1er problème semble être le calcul du volume équivalent alors que vous dites avoir su faire le protocole qui précède. Ce calcul est lié au protocole. Pouvez-vous donc préciser votre protocole pour être aidé ?
(Le calcul de Veq devrait plutôt guider votre protocole !)
Restant à votre disposition.

Cela ressemblerait à ce protocole :
En fait, je m'embrouille un peu dans les quantités à prélever entre le vinaigre dilué et le vinaigre non dilué...

Merci beaucoup pour l'aide, j'espère que vous pourrez m'aider ce soir jusqu'à ce que j'ai une réponse à mes problèmes...

Le document téléchargé ne ressemble pas vraiment à un simple protocole pour votre titrage.
Reprenons pour essayer d'y voir clair :
Quelle concentration avez-vous trouvé à la 1ère question ?

J'ai trouvé, pour la première question : C=1,75 mol.L-1

Pour la deuxième question : V de la soude à l'équivalence : 350 mL, ce qui est très important, donc nécessité d'une dilution.

Jusqu'à présent, est-ce correct ?

Pouvez-vous donc m'aider à construire le protocole ?

Merci beaucoup, j'espère que vous aurez le temps de m'aider pour l'ensemble du TP avant demain...

Est-ce que pour le protocole cela ressemblerait à ça ?

On se propose de doser par pH-métrie un vinaigre afin d'en déterminer la concentration molaire volumique en acide éthanoïque.

Pour cela, on prépare V = 100 mL d'une solution diluée 10 fois du vinaigre.

Puis on prélève un volume V1 = 20 mL de la solution diluée que l'on verse dans un bécher, auquel on ajoute suffisamment d'eau distillée pour immerger correctement la cellule du pH-mètre.

On réalise le dosage avec une solution d'hydroxyde de sodium de concentration molaire volumique
c2 = 1,0.10-1 mol.L-1. Le pH est relevé en fonction du volume V2 de solution d'hydroxyde de sodium et on obtient la courbe pH = f(V2) donnée en annexe.

Toutes les solutions considérées sont prises à 25°C.

La concentration calculée est correcte.
Pour déterminer votre protocole, je vous propose d'écrire la relation existant entre les quantités de matière des réactifs titré et titrant à l'équivalence en vous fixant une valeur de Veq comprise entre 10 et 20 mL comme le dit votre texte.
A partir de cela, vous trouverez une valeur de volume de vinaigre à prélever trop petite pour votre verrerie d'où la nécessité de le diluer (ce qu'il faudra faire avec les pipettes jaugées et fioles jaugées proposées).
Est-ce que cela vous aide ?

C'est justement ce que j'ai fait :

cB * V soude à l'équivalence = C * 20 mL

Je trouve un volume de 350 mL.

Est-ce correct ?

Ensuite, est-ce que ce protocole pourrait convenir (trouvé sur Internet, donc à adapter ?) :

On se propose de doser par pH-métrie un vinaigre afin d'en déterminer la concentration molaire volumique en acide éthanoïque.

Pour cela, on prépare V = 100 mL d'une solution diluée 10 fois du vinaigre.

Puis on prélève un volume V1 = 20 mL de la solution diluée que l'on verse dans un bécher, auquel on ajoute suffisamment d'eau distillée pour immerger correctement la cellule du pH-mètre.

On réalise le dosage avec une solution d'hydroxyde de sodium de concentration molaire volumique
c2 = 1,0.10-1 mol.L-1. Le pH est relevé en fonction du volume V2 de solution d'hydroxyde de sodium et on obtient la courbe pH = f(V2) donnée en annexe.

Toutes les solutions considérées sont prises à 25°C.

MERCI encore.

Vous êtes sur la bonne voie (pour la dilution du vinaigre en tout cas) mais pensez-vous qu'avec une prise de 20 mL pour le titrage, Veq sera compris entre 10 et 20 mL ?

Une prise de 20 mL de solution diluée ou non diluée ?

Désolé mais je m'embrouille...

Vous semblez vouloir doser 20 mL de vinaigre dilué.
Faites le calcul à l'équivalence, vous allez trouvé que Veq = 35 mL ce qui est encore trop !
Vous ne pouvez donc pas choisir de doser 20 mL de vinaigre (même dilué 10 fois)

D'accord, cela commence à devenir plus clair.

Je récapitule. Voici ce que j'indiquerais :

- Déterminer la concentration molaire en acide éthanoïque d'un vinaigre non frelaté à 10,5 °. M(CH3COOH) = 60 g. mol-1

[Calculs sur mon brouillon] C=1,75 mol.L-1

- Montrer qu'il n'est pas possible de doser ce vinaigre directement par la solution de soude proposée.

cB * V soude à l'équivalence = C * 20 mL

=> Volume de 350 mL. Trop important, donc nécessité d'une dilution.

- Proposer un protocole (en explicitant votre raisonnement et le matériel utilisé) qui permettra de titrer le vinaigre. Vous calculerez le volume équivalent.

Préparons dans un premier temps une solution de 100 mL de vinaigre diluée 10 fois.

Puis prélever un volume V1 = 10 mL de la solution diluée que l'on verse dans un bécher, auquel on ajoute suffisamment d'eau distillée pour immerger correctement la cellule du pH-mètre.

On réalise le dosage avec une solution d'hydroxyde de sodium de concentration molaire volumique. Ce protocole est-il exact ?

Jusqu'à présent est-ce correct ? Qu'est-ce qui est faux ?

Ensuite, comment calculer le volume équivalent ?

OK pour l'instant avec peut-être le protocole de la dilution à préciser (matériel notamment parmi la liste proposée)

OK, je pense que je pourrai compléter le matériel seul.

Cela suffit pour le protocole ?

Comment calculer le volume équivalent ?

Merci encore, j'espère que vous pourrez encore m'aider quelques dizaines de minutes pour assurer une bonne note et surtout comprendre avant le TP...

Vous calculez Veq en utilisant toujours la relation à l'équivalence, sachant que vous avez choisi un volume de 10 mL de vinaigre dilué 10 fois .