Titrage de l'acide méthanoïque par la soude

[Arthur TS]

Bonsoir, j'ai un exercice sur les titrages ph-métriques (n°15 p164 du livre Chimie ts collection Tomasion chez Nathan, si quelqu'un connaît ^^) et j'ai des difficultés pour le finir.
L'énoncé précise : "les expériences sont réalisés à 25°C, on dispose d'une solution d'acide méthanoïque àde concentration cb =0,1 mol/L et de pH = 2,4. On prélève le volume va = 20 mL de cet acide que l'on dose par une solution de soude de concentration cb = 0,25 mol/L"

Les questions et mes réponses :

1) Ecrire l'équation de l'acide avec l'eau : HCOOH + H2O = HCOO- + H30+

2) Ecrire l'équation de la réaction de titrage : HCOOH + OH- = HCOO- + H20
Montrez qu'elle est totale : K = [HCOO-]x[H3O+] / ([HCOOH][OH-][H30+]) = Ka / Ke = 10^(-pKa) / 10^(-pKe) = 10^(-3,75+14). Puisque K >> 4, la réaction est totale

3) Calculez le volume Vbe versé pour atteindre l'équivalence où le ph de la solution vaut alors 8,3 : A l'équivalence réactifs titrés et titrants sont en proportion stoechiométriques, on a donc
Ca x Va = Cb x Vbe. D'où Vbe = (Ca x Va) / Cb A.N: Vbe = 8mL
Justifiez le caractère basique de la solution : Puisque les réactifs se consomment pour former la base HCOO- (forte ?) et le solvant H20 en excès, le pH de la solution va augmenter
(C'est à partir de cette question que cela coince)

4) Après avoir versé le volume Vb = Vbe / 2, le ph vaut 3.8, Montrez que pH = pKa (du couple HCOOH/HCOO-).
[ Premier pb : pourquoi à la moitié de l'équivalence, on a pH = pKa ? Deuxième pb : quel est ici le lien entre équivalence et équilibre. Troisième pb : A l'équivalence xéq = xmax ?]
A l'instant t1, où l'on verse Vb = Vbe / 2, l'avancement est x(t1) = xéq / 2 soit x(t) = CaVa / 2 ce qui équivaut à xéq/Vtotal = CaVa / Vtotal ce qui équivaut à
xéq / 2Vtotal = CaVa/Vtotal - xéq/2Vtotal On reconnaît ainsi [HCOO-] = [HCOOH] Ce qui nous amène à log([HCOO-]/[HCOOH]) = 0. Finalement ph = pKa = 3.8

5) Quand Vb devient très supérieur à Vbe, que vaut le pH? Comment raisonne-t'on ? J'ai essayé la même méthode que pour la 4 càd, pH>>pKa équivaut à log(base/acide) >> 0, mais je n'y arrive pas!
Comment utiliser le fait que pH = - log(H30+) ?

Pouvez-vous m'aider ? Merci d'avance!

[SoS(17)]

Bonsoir Arthur,

Vous avez bien avancé dans cet exercice !
Vos réponses me semblent toutes justes.
Pour le 3), la présence de la base HCOO- permet de justifier un pH basique.
4) Votre démonstration est juste. Vous avez répondu au premier problème : quand on est à la demi-équivalence (Vb= Véq/2), alors on a pH = pKa (pas tout le temps mais pour beaucoup de couples). cela vient du fait que [A] = dans cette situation.
A l'équivalence on a xéq = xmax mais c'est aussi vrai en tout point avant l'équivalence puisque la réaction est totale.
5) Il faut raisonner sur les espèces présentes au-delà de Véq. Je vous laisse à nouveau chercher un peu...