Dosage acide méthanoïque par la soude

1. L’acide méthanoïque a pour formule semi-développé $HCO_{2}H$ et pour masse molaire moléculaire
$M (HCO_{2}H) = 46,0 g.mol^{-1}$ .

Dans ce qui suit, la solution commerciale $S_0$ d’acide méthanoïque utilisée a une masse volumique
$\rho = 1,15 kg.L^{-1}$ et contient en masse 80,0 % d’acide méthanoïque pur.

1.1. Montrer que la concentration $C_{0}$ de la solution commerciale $S_{0}$ est de l’ordre de $20 mol.L^{-1}$ (0,25 point)

1.2. Un professeur propose, en TP, à un groupe d’élèves de préparer un volume. V = 1,00 L d’une
solution S d’acide méthanoïque de concentration $C = 5,00.10^{-2} mol.L^{-1}$ .

1.2.1. Déterminer le volume $V_{0}$ de la solution commerciale à prélever pour préparer la
solution S. (0,25 point)

1.2.2. Décrire le protocole expérimental de préparation de la solution S (0,5 point)

1.2.3. La mesure du pH de la solution S obtenue montre que la concentration des ions
hydronium est $[H_3O^{ +} ] = 2,50.10^{-2} mol.L^{-1}$ . Montrer que l’acide méthanoïque réagit
partiellement avec l’eau. (0,25 point)

2. Pour réaliser le dosage de 10 mL de la solution S, on dispose au laboratoire de solutions aqueuses
de soude (ou d’hydroxyde de sodium).

2.1. Ecrire l’équation chimique de la réaction support du dosage de l’acide méthanoïque par la
soude. (0,25 point)

2.2. Calculer la constante de réaction K pour cette réaction support du dosage. Pourrait-on en
déduire que cette réaction peut être utilisée pour doser l’acide ? (0,5 point)

2.3. Définir l’équivalence acido-basique. (0,5 point)

2.4. Pour réaliser le dosage le groupe d’élèves dispose sur la paillasse de deux solutions
aqueuses de soude $S_{1}$ et $S_{2}$ de concentrations molaires respectives : $C_{1} = 2,00.10^{-1} mol.L^{-1}$ et $C_{2} = 2,5.10^{-2} mol.L^{-1}$ . Quelle est parmi les deux solutions de soude proposées, celle qui semble la plus adaptée au dosage ? Justifier votre réponse. (0,5 point)

Données : $pK_{e} = 14,0$ : $pK_a (HCO_{2}H/HCO_{2}^{-})= 3,8$ .

CORRIGÉ

1. Acide méthanoïque :

1.1. Montrer que $C_{O} = 20 mol/L$

$C_{o}=\frac{n}{V_{s}}=\frac{m}{M.V_{s}}=\frac{80.m_{s}}{M.V_{s}}=\frac{0,80.\rho.V_{s}}{MV_{s}}=\frac{0,80.\rho}{M}$ $A.N:C_{0}=\frac{0,80.1150}{46}=20mol.L^{-1}$

1.2

1.2.1. Détermination de $V_{0}$ : $n_{0}=\Longrightarrow C_{0}V_{0}=C.V\Longrightarrow V_{0}=\frac{C.V}{C_{0}}=\frac{5.10^{-2}.1}{20}=2,5.10^{-3}L=2,5 mL.$

1.2.2. Protocole : prélever 2,5 mL de la solution $S_{0}$ avec une pipette graduée. Placer ce prélèvement dans
une fiole jaugée de 1litre puis compléter avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge.

1.2.3. $\left[H_{3}O^{+}\right]=2,50.10^{-2}mol/L\Longrightarrow \left[H_{3}O^{+}\right]<C$ toutes les molécules d’acide méthanoïque
introduites dans l’eau ne sont pas dissociées; l’acide méthanoïque est donc partiellement dissocié
dans l’eau; c’est un acide faible.

2. Dosage

2.1. Equation bilan de la réaction support du dosage :
$HCO_{2}H+\left(Na^{+}+OH^{-}\right)\rightarrow \left(HCO_{2}^{-}+Na^{+}\right)+H_{2}O$

2.2. Calcul de la constante de réaction K :
On a $K= \left[HCO_{2}^{-}\right]/\left[HCO_{2}H\right].\left[HO^{-}\right]$ d’où $K=Ka/Ke; AN:K=10^{14-3,8}=1,58.10^{10}$