2.1 Equation de la réaction et caractéristiques :

L’équation de la réaction entre une solution d’acide chlorhydrique(H₃O⁺+ Cl^-)  et d’hydroxyde de sodium (Na⁺+ OH^-) s’écrit :

H₃O⁺+ Cl^- + (Na⁺+ OH^-) ⇾  2H₂O+(Na^₊ + Cl^-) 

C’est une réaction rapide, totale et exothermique.

Expérience :

Dans un volume Va=100ml d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration Ca = 10^-2mol/L, contenue dans un bécher de pH= 2, versons à l’aide  d’une micro-pipette de volume Vb= 1ml d’une solution d’hydroxyde de sodium de concentration Cb= 0,5 mol/L, après agitation, le pH obtenu est 2,3.

1. Les nombres de moles d’ions H₃O⁺ et OH^- avant la réaction sont :

2. Les nombres de moles d’ions H₃O⁺ et OH^- après la réaction sont :

3. Les quantités d’ions H₃O⁺ et OH^- consommées et disparus respectivement sont :

Conclusion

Les ions hydroniums ou oxoniums H₃O⁺ en excès dans le mélange ont donc réagit avec la quasi-totalité d’ions hydroxydes  OH^-

La réaction de transfert prépondérante qui a lieu est donc :

H₃O⁺+ OH^-⇾ 2H₂O

C’est une réaction chimique exothermique. Les ions Cl^- et Na⁺ ne participent pas au transfert de proton, ils sont dits spectateurs ou indifférents. Si on évapore toute l’eau dans la solution, il se forme des cristaux blancs de NaCl.

Généralisation :

De manière générale, la réaction entre un acide fort et une base forte est celle entre les ions H₃O⁺  apportés par la solution acide et OH^- apportés par la solution basique tel que :
H₃O⁺+ OH-⇾ 2H₂O 

2.2 Dispositif expérimental.

2.3 Courbe de pH

a) Tracé de la courbe pH= f(Vb)

Le dispositif ci-dessus permet, pour chaque volume de base versé de connaitre la valeur du pH de la solution. On a obtenu expérimentalement les résultats ci-dessous :

Représentons la courbe pH = f(Vb)

(Prendre 4mm pour 1mL en abscisse et 1 cm pour pH= 1 en ordonnée)

b) Analyse de la courbe pH=f(Vb)

En observant cette courbe, on remarque qu’elle possède trois parties :

La partie AB( Vb< 16mL) ou le pH croit très peu :la courbe est pratiquement linéaire.

La partie BC( 18<Vb<16mL) qui correspond à une brusque augmentation du pH : C’est la zone du saut du pH. La courbe y présente du point d’inflexion ou point d’équivalence.

La partie CD (Vb> 22 mL) ou le pH croit très peu, la courbe tend vers une asymptote horizontale.

C) Détermination graphique du point équivalent.

Le pont équivalent noté E est le point de la courbe pour lequel Vb=Vb_E. il a pour coordonnées E( Vb_E, pH_E) et peut être déterminé par trois méthodes :

La méthode des tangentes parallèles (méthode graphique ; voir graphe précédent)

^{La méthode de la courbe dérivée     (méthode numérique qui nécessite l’utilisation d’un tableur)}

L’utilisation d’un indicateur coloré (changement de coloration)

Dans le cas de graphe précédent, la méthode des tangentes parallèles nous donne :  E(Vb_E = 20mL pH_E=7)

A l’équivalence, on a

Avec Vb_E  le volume de base équivalent

La concentration d’acide est donc 

Remarque :

Si nous dosons maintenant une solution de NaOH par une solution d’acide Chlorhydrique, le pH décroit puis varie brusquement et  retrouve en fin une décroissance lente : On observe alors l’allure suivante de la courbe (exercices)

4. Application : Dosage colorimétrique

-Activité expérimentale : Réaction entre une solution d’acide chlorhydrique et une solution d’hydroxyde de sodium.

-Objectif : Doser une solution d’acide chlorhydrique par une solution d’hydroxyde de sodium.

Matériels Utilisées

Consigne :

• En cas de contact de la peau avec  l’acide ou la base, la rincer rapidement à l’eau
• Eviter d’émettre le produit prélevé dans son flacon initial
• Rincer toujours le matériel avant son utilisation.

A-Dispositif Expérimental.

B- Mode Opératoire

1. Réaliser le montage (fixer le micro support dans le godet D2 et orienter les clips au-dessus du godet F1)
2. Remplir le micro burette avec la solution NaOH_aq   jusqu’à la graduation 0,00mL et la fixer dans les clips.
3. Prélever à l’aide de la seringue 1,00 ml de la solution HCl_aq   et et l’introduire dans le godet F1. Faire le même pour godets F4 et F6
4. Ajouter une goutte de phénolphtaléine dans F1 et noter la couleur de la solution
5. Verser progressivement la solution de soude de la micro burette dans la solution d’acide tout en homgénéisant à l’aide de la micro spatule, jusqu’à ce que la solution change de couleur.
6. Noter le volume V1 de NaOH_aq  versé.
7. Remplir de nouveau le micro burette et reprendre les opérations 4, 5, et 6 en ayant pris soin de placer le micro support dans les godets D7 et D12. A l’approche du volume V1, laisser tomber la solution de soude goutte à goutte et relever alors les volumes V2 et V3.

Nettoyer le matériel et l’assécher

C- Interprétation des observations.

1. Pourquoi la solution change-t-elle de couleur lorsqu’on verse un volume approprié de solution de soude ?
2. Ecrire l’équation bilan de la réaction qui s’est produite dans les godets
3. Calculer      le volume moyen de la solution de soude versée Vb=…….
4. A partir de l’équation chimique, déterminer la concentration Ca de la solution d’acide Chlorhydrique.

.      

A.N) Ca=……………….Ca=…….-+0,01 mol/L

Nous avons ainsi réalisé le dosage de notre solution d’acide chlorhydrique par la solution de soude.