Dosage acido-basique — Cours Chimie Bac SVT

Dans le programme du Bac SVT

Coefficient 5 en Bac SVT, derrière les Mathématiques et la SVT (coefficient 7). Le bloc chimie (cinétique, équilibres, acide-base, oxydoréduction, estérification) est commun aux filières expérimentales ; la transformation forcée (électrolyse) et le contrôle de l'évolution ne sont pas au programme SVT. Le dosage exploite directement les notions d'acide fort/faible et de couple acide/base.

À l'épreuve

Détermination d'une concentration inconnue par la relation à l'équivalence $c_A V_A=c_B V_{BE}$, repérage de l'équivalence (méthode des tangentes en pH-métrie, choix d'un indicateur coloré), prévision du $\text{pH}$ à l'équivalence, exploitation de la demi-équivalence ($\text{pH}=\text{p}K_A$).

Objectifs d'apprentissage

Décrire un titrage : réaction totale, rapide, unique
Définir l'équivalence et écrire la relation c_A·V_A = c_B·V_BE
Repérer l'équivalence par pH-métrie (saut de pH) ou par indicateur coloré
Prévoir le pH à l'équivalence selon la force des espèces
Exploiter la demi-équivalence pour un acide faible (pH = pK_A)

Notions clés

Équivalence

À l'équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques : pour un acide et une base à un proton,

c_A V_A=c_B V_{BE}

(

V_{BE}

: volume de base versé à l'équivalence).

Repérage

pH-métrie : l'équivalence est au point d'inflexion du saut de pH (méthode des tangentes). Indicateur coloré : on choisit un indicateur dont la zone de virage contient le pH à l'équivalence.

pH à l'équivalence

Acide fort + base forte :

\text{pH}_{\text{éq}}=7

. Acide faible + base forte :

\text{pH}_{\text{éq}}>7

(la base conjuguée formée est en solution). Acide fort + base faible :

\text{pH}_{\text{éq}}<7

Diagrammes de prédominance et de distribution

Pour un couple acide/base

AH/A^-

pH = pK_A + \log\dfrac{[A^-]}{[AH]}

. Si

pH < pK_A

, l'acide

AH

prédomine ; si

pH > pK_A

, la base

A^-

prédomine ; à

pH = pK_A

, les deux formes sont en concentrations égales. Le diagramme de prédominance résume cela sur un axe des pH coupé en

pK_A

. Le diagramme de distribution trace les pourcentages de

AH

et de

A^-

en fonction du pH : les deux courbes se croisent à 50 % pour

pH = pK_A

. C'est ce qui explique la zone de virage d'un indicateur coloré, d'environ

pK_A \pm 1

Erreurs fréquentes

Confondre équivalence et demi-équivalence.

Choisir un indicateur dont la zone de virage ne contient pas le pH à l'équivalence.

Croire que pH_éq = 7 pour tous les dosages.

Oublier de convertir les volumes en litres dans c_A·V_A = c_B·V_BE.

Exemple corrigé

Énoncé

On titre

V_A=20{,}0\ \text{mL}

d'une solution d'acide chlorhydrique par une solution de soude de concentration

c_B=0{,}10\ \text{mol/L}

. L'équivalence est atteinte pour

V_{BE}=15{,}0\ \text{mL}

. Calculer la concentration de l'acide.

Correction

Relation à l'équivalence.

c_A V_A=c_B V_{BE}

c_A=\dfrac{c_B V_{BE}}{V_A}=\dfrac{0{,}10\times 15{,}0}{20{,}0}

c_A=7{,}5\times 10^{-2}\ \text{mol/L}

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3 exercices pour t'entraîner

Exercice 1

Facile

Quelle quantité d'ions hydroxyde a-t-on versée à l'équivalence pour

V_{BE}=12{,}0\ \text{mL}

de soude à

0{,}050\ \text{mol/L}

Voir la correction

n(\text{HO}^{-})=c_B V_{BE}=0{,}050\times 12{,}0\times 10^{-3}=6{,}0\times 10^{-4}\ \text{mol}

Exercice 2

Moyen

On titre

V_A=10{,}0\ \text{mL}

d'acide éthanoïque par de la soude

c_B=0{,}10\ \text{mol/L}

; l'équivalence est à

V_{BE}=8{,}0\ \text{mL}

. Calculer

c_A

et préciser si le pH à l'équivalence est supérieur ou inférieur à 7.

Voir la correction

c_A=\dfrac{c_B V_{BE}}{V_A}=\dfrac{0{,}10\times 8{,}0}{10{,}0}=8{,}0\times 10^{-2}\ \text{mol/L}

. Acide faible + base forte :

\text{pH}_{\text{éq}}>7

(l'ion éthanoate, base, est présent en solution).

Exercice 3

Difficile

Lors du dosage précédent (

V_{BE}=8{,}0\ \text{mL}

), on lit

\text{pH}=4{,}8

pour un volume versé

V=4{,}0\ \text{mL}

. Interpréter cette valeur.

Voir la correction

V=4{,}0\ \text{mL}=\dfrac{V_{BE}}{2}

: c'est la demi-équivalence. À ce point,

[\text{CH}_3\text{COO}^{-}]=[\text{CH}_3\text{COOH}]

, donc

\text{pH}=\text{p}K_A

. On en déduit

\text{p}K_A(\text{CH}_3\text{COOH}/\text{CH}_3\text{COO}^{-})\approx 4{,}8

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Questions fréquentes

Qu'est-ce que l'équivalence d'un dosage ?

Le moment où les réactifs (acide titré et base titrante) ont été mélangés dans les proportions stœchiométriques de l'équation de titrage : ni l'un ni l'autre n'est en excès.

Comment repérer l'équivalence ?

Par le saut de pH sur la courbe pH = f(V) (méthode des tangentes ou de la dérivée), ou par le changement de couleur d'un indicateur bien choisi.

Pourquoi le pH à l'équivalence dépasse-t-il 7 pour un acide faible dosé par une base forte ?

Parce qu'à l'équivalence, la solution contient la base conjuguée de l'acide faible (par exemple l'ion éthanoate), qui rend le milieu légèrement basique.