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Chimie D.S. n°5
Exercice : Le synthol® D’après la correction proposée par labolycée (20 points) 1. Quelques composés du Synthol®
1.1. La molécule n°2 contient un groupe hydroxyle OH et un groupe carboxyle CO2H caractéristique des acides carboxyliques. C’est l’acide salicylique.
La molécule n°3 contient deux groupements hydroxyle : c’est le résorcinol.
La molécule n°1 ne possède ni groupement carboxyle, ni groupements hydroxyle. C’est le vératrole.
1.2.1. AH(aq) + H2O(l) = A–(aq) + H3O+(aq) (1) 1.2.2. (1)
Équation chimique AH(aq) + H2O(l) = A–(aq) + H3O+(aq)
Avancement (mol) Quantité de matière (mol)
État initial x = 0 n0 Solvant
(très large excès)
0 0
État intermédiaire x n0 – x x x
État final xéq n0 – xéq xéq xéq
1.2.3. [H3O+(aq)] = xéq
V
et [H3O+(aq)] = 10–pH (1) soit xéq = 10–pH.V0 1.2.4. xéq = 10–2,6×0,1000 = 2,510–4 mol (1)
1.2.5. = xéq
xmax
(0,5) avec xmax avancement si la transformation est totale
L’eau est en excès, le réactif limitant est l’acide AH, s’il est totalement consommé xmax = n0 : = –pH.V
n
A.N. : = 10–2,60,1000
7,20.10–4 = 0,35 = 35 % (1) < 100 % : la transformation n’est pas totale (0,5) 2. Dosage de l’acide salicylique dans le Synthol ®
2.1. La masse d’acide salicylique contenue dans 100 g de solution est m = 0,0105 g.
La masse d’acide salicylique contenue dans Vsol = 100 mL est notée mAS. La masse volumique de la solution est : = msol/Vsol, donc msol = .Vsol
La masse d’acide salicylique contenue dans Vsol = 100 mL, soit dans msol = Vsol est donc mAS. Il y a proportionnalité entre la masse dans 100 g et la masse dans msol. Par conséquent :
100mAS = mVsol et finalement : mAS = mVsol
.
La quantité de matière en acide salicylique est donc : nAS = mAS
MA.S. = mVsol
M(A.S.). A.N. : nAS = ,,,
, = ,,
= 7,23.10–5 mol.
La concentration en acide salicylique dans le synthol est donc : cA = nAS
Vsol
= ,.–
, = 7,23.10–4 mol.L–1.
2.2.1. À l’équivalence il y a changement de réactif limitant : les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques (1).
Les coefficients stœchiométriques de la réaction sont de 1 : à l’équivalence ni(C7H6O3) = n(HO–) (0,5) 2.2.2. A l’équivalence : n(HO–) = cB.VBE = ni(C7H6O3) = nAS 5,0 mL < VBE < 20,0 mL
5,0 mL < nAS
cB
< 20,0 mL
Attention, en prenant l’inverse il faut penser 1
5,0.10–3 > cB
nAS
> 1 20,0.10–3
à inverser le signe de l’inégalité 7,23.10–5
5,0.10–3 > cB > 7,23.10–5 20,0.10–3 1,4.10–2 mol.L–1 > cB > 3,61.10–3 mol.L–1 3,61.10–3 mol.L–1 < cB < 1,4.10–2 mol.L–1 (2)
2.2.3. On désire effectuer une dilution d’un facteur F = 10. Il faut donc prélever un volume de solution mère 10 fos plus faible que celui de la solution fille à préparer. On prélève 5,0 mL, à la pipette jaugée de solution S0 que l’on introduit dans une fiole jaugée de 50,0 mL. Puis on complète avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge de la fiole. On bouche ensuite et l’on retourne la fiole au moins trois fois pour homogénéiser la solution (2).
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conductimètre
becher contenant VA mL de Synthol®
agitateur magnétique burette contenant (Na+ + HO–) à
cB = 1,0010–2 mol.L–1 2.3.1. a. La zone de virage de l’indicateur coloré doit encadrer la valeur du pH à l’équivalence. Le bleu de
bromothymol convient (6,0 < 7 < 7,6) (1).
2.3.1. b. Dans la composition du Synthol ®, on trouve un produit coloré : le jaune de quinoléine (E104) qui risque de perturber le changement de couleur de la solution. À l’équivalence, le passage de la coloration jaune à bleu risque d’être plus délicat à repérer (1).
2.3.2. La solution de Synthol n’est pas aqueuse. La présence de l’éthanol (présent à 34,5% en volume pour solubiliser les espèces chimiques) ne permet pas de recommander un titrage pH-métrique (1).
2.4. schéma du titrage conductimétrique (1,5).
2.5.1. La conductivité d’une solution est proportionnelle à la concentration des ions présents. Or après l’équivalence, les ions hydroxyde HO– versés ne réagissent plus avec l’acide entièrement consommé. Ils s’accumulent dans le mélange réactionnel, tout comme les cations sodium Na+. Ces ions sont responsables de l’augmentation de la conductivité (1).
2.5.2.
VBE = 7,0 mL (1)
2.5.3. À l’équivalence la quantité de soude versée est égale à la quantité d’acide présente : nA = nBE = cB.VBE
Ainsi cA.VA = cB.VBE donc cA = cB.VBE
VA
. A.N. : cA = 1,00.10–27,0
100,0 = 7,0.10–4 mol.L–1 (1,5).
L’écart relatif entre les deux valeurs est : 7,23.10–4 – 7,0.10–4
7,23.10–4 = 0,032 soit 3,2 % La valeur théorique est donc vérifiée à 3,2 % près (0,5).
VBE = 7,0 mL
