Exercice 1.
En raison de la règle mnémotechnique
du gamma, on peut en déduire que les ions dichromate vont réagir
avec les molécules d’ éthanol pour donner des ions chrome
(III) et des molécules d’ acide éthanoïque.
Réduction des anions dichromate :
Cr2O72- + 14 H3O+ + 6 e = 2 Cr3+ + 21 H2O.
Oxydation des molécules d’ éthanol:
CH3CH2OH + 5 H2O = CH3CO2H + 4 H3O+ + 4 e.
Bilan redox:
2 Cr2O72- + 3 CH3CH2OH + 16 H3O+ = 4 Cr3+ + 3 CH3CO2H + 27 H2O.
L’ equivalence acidobasique a lieu lorsqu’ on a versé 14,5 mL de solution de dichromate de potassium de concentration égale à 0,05 mol.L-1.
Le nombre de moles d’ ions dichromate
versé est égal à 0,05.14,5.10-3 mol, soit
7,25.10-4 mol.
L’ équation chimique dit que 2 moles d’ anions dichromate réagissent avec trois moles de molécules d’ éthanol.
Ici, on n’ a pas 2 moles d’ anions dichromate mais 7,25.10-4 mol.
On en déduit que 1,088.10-3 mol d’ éthanol ont réagi avec le dichromate (tableau de proportions ou règle de trois).
Cette quantité est contenue dans une prise d’ essai de 20 mL.
On en déduit la concentration en éthanol de la solution par :
[CH3CH2OH] = C
éthanol
=
1,088.10-3 / 20.10-3, soit 0,054 mol.L-1.
Exercice 2.
La lessive de soude est diluée 100 fois.
On prend une prise d’ essai de 20 mL de cette solution diluée cent fois.
Le dosage par de l’ acide chlorhydrique de concentration égale à 0,01 mol.L-1 donne un virage pour un volume équivalent de 18,5 mL d’ acide versé.
L’ équation chimique du dosage est la suivante :
H3O+ + Cl- + Na+ + OH- = Na+ + Cl- + 2 H2O.
La constante de réaction Kr est égale à 1 / Ke, soit, numériquement, 10+14.
La valeur est très grande devant 1.
Comme la vitesse de la réaction est également grande, la réaction est très déplacée de la gauche vers la droite.
Le nombre de moles d’ ions hydronium versé à l’ équivalence est égal à 18,5.10-3.0,01 mol, soit 1,85.10-4 mol.
Ce nombre de moles est équivalent au nombre de moles d’ ions hydroxyde présents dans la prise d’ essai de 20 mL.
La concentration en ions hydroxyde de la solution, [OH-], est donc égale à 1 ,85.10-4 / 20.10-3, soit 0,00925 mol.L-1.
La solution mère est cent fois
plus concentrée. Sa concentration vaut donc 0,925 mol.L-1.
Exercice 3.
1. CH3CHOHCO2H + Na+ + OH- = CH3CHOHCO2- + Na+ + H2O.
2. La résolution de cette question nécessite l’ étude d’ une courbe de dosage sur papier millimétré qui n’ est pas disponible ici.
On repère sur le graphe pH = f (V), le volume équivalent Ve.
2.a. Le nombre de moles d' ions hydroxyde versé est égal à 0,05.Ve.10-3, avec Ve exprimé en mL, soit 5.10-5.Ve.
2.b. Le pKa du couple acide lactique / lactate est déterminé graphiquement à la demi-équivalence, 0,5.Ve.
2.c. 5.10-5.Ve mol d' ions hydroxyde sont venus neutraliser exactement 5.10-5.Ve mol d' acide lactique présent dans la prise d' essai.
Comme la prise d' essai de lait était de 20 mL, la concentration en acide lactique dans le lait est égale à:
[CH3CHOHCO2H] = 5.10-5.Ve / 20.10-3 mol.L-1.
Si la valeur est plus grande que 2,4.10-2 mol.L-1, le lait n' est pas consommable.
Si elle est inférieure, le lait est apte à la consommation.
Exercice 4.
Le vinaigre est dilué 10 fois.
Une prise d' essai de 25 mL est dosée par de l' hydroxyde de sodium de concentration égale à 0,1 mol.L-1.
La réaction du dosage est la suivante:
CH3CO2H + Na+ + OH- = CH3CO2- + Na+ + H2O.
Le volume Ve est repéré graphiquement à partir de la construction de la courbe de dosage.
On trouve une valeur Ve proche de 23 mL.
Comme la réaction entre l' acide éthanoïque et les ions hydroxyde se fait mole à mole, le nombre de moles d' ions hydroxyde versés à l' équivalence est égal à 23.10-3.0,1 mol, soit 2,3.10-3 mol.
La même quantité d' acide éthanoïque
a réagi.
La concentration en acide éthanoïque, [CH3CO2H]
est égale à 2,3.10-3 / 25.10-3,
soit 0,092 mol.L-1.
Comme la solution est diluée 10 fois, la solution
mère est de concentration égale à 0,92 mol.L-1.
Le dosage effectué la veille donnait la valeur de 0,95 mol.L-1, pour cette même concentration.
10% de cette valeur représentent 0,095 mol.L-1.
La tolérance dans la concentration du vinaigre est comprise entre les valeurs suivantes:
Valeur minimale: 0,95 - 0,095 mol.L-1, soit 0,855 mol.L-1.
Valeur maximale: 0,95 + 0,095 mol.L-1, soit 1,045 mol.L-1.
La valeur de 0,92 mol.L-1 s' inscrit parfaitement dans cet intervalle de confiance.
Exercice 5.
La réaction d' estérification est celle de l' acide éthanoïque par l' éthanol, en présence d' un catalyseur, l' acide sulfurique:
CH3CO2H + CH3CH2OH = CH3CO2CH2CH3 + H2O.