Dosage d’un mélange d’acides par pH-métrie assistée par ordinateur

Diagramme de prédominance : Schéma du montage :

Réactions du dosage :

(1) OH− + H3O+ = 2 H2O K1° = 1014 ≥ 103 réaction quantitative.
(2) OH− + CH3COOH = H2O + CH3COO− K2° = 1014−4,8 = 109,2 = 1,6.109 ≥ 103 réaction quantitative.

K1° > 103 × K2° donc les deux dosages sont successifs et la réaction (1) prépondérante se fait en premier.

Volumes équivalents : Véq1 = 12 mL et Véq2 = 18 mL.

Concentrations des deux acides :

Le premier volume équivalent Véq1 correspond au mélange stoechiométrique de la base forte OH– et de l’acide fort H3O+. La première équivalence se traduit donc par : n (OH– ajouté) = n (H3O+ initial) soit : co × Véq1 = c1 × E.
On en déduit : c1 = [pic] = 0,12 mol.L−1.

À la deuxième équivalence, on a ajouté autant de base forte depuis la première équivalence, soit n (OH–) = co (Véq2 – Véq1) , qu’il y avait d’acide faible CH3COOH dans la solution, soit n (CH3COOH) = c2 E .
D’où la relation : co (Véq2 – Véq1) = c2 E.
On en déduit : c2 = [pic] = 0,06 mol.L−1.

pH initial de la solution dans le bécher (V = 0) :

Espèces en présence : H2O, H3O+ (c1), CH3COOH (c2).
L’acide fort impose son pH à la solution : pHi = – log (c1) = – log (0,12) ≈ 0,92 (résultat peu fiable car c1 dépasse la valeur limite de 0,1 mol.L−1 au-delà de laquelle la formule n’est plus valide). pH à la première équivalence (V = Véq1 = 12 mL) :

Tout l’acide fort H3O+ ayant été neutralisé, la solution ne contient plus que l’acide faible CH3COOH à la concentration c2' = [pic] = [pic] = 0,0484 mol.L−1. pHéq1 = [pic] = 3,06.

pH à la deuxième équivalence (V = Véq2 = 18 mL) :

Tout l’acide faible CH3COOH ayant été neutralisé, la solution ne contient plus que la base faible CH3COO– à la concentration c2" = [pic] = 0,0441 mol.L–1. pHéq2 = [pic] = 7 + [pic] = 8,72.

Détermination expérimentale du pKA de CH3COOH :
À la