Tp acide phosphorique

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  • Publié le : 7 décembre 2011
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CORRECTION TP 2
I/ Dosage de l’acide phosphorique

14

12

10

8 pH 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 V NaOH (mL)

Veq1 = 4,95 mL, pH = 4,4 ½ Veq1 = 2,475, pH = 2,4 (= pKa1) Veq2 = 11,4, pH = 9,2 ½ Veq2 = 5,7, pH = 6 2/ D’après la table des pKa, les différents couples acido-basiques mis en jeu au cours du dosage sont : H3PO4/H2PO4- ; H2PO4-/HPO42- ;HPO42-/PO43Réactions chimiques en milieu aqueux : H3PO4 + H2O ⇔ H2PO4- + H3O+ H2PO4- + H2O ⇔ HPO42- + H3O+ HPO42-+ H2O ⇔ PO43- + H3O+ pKa1 = 2,2 pKa2 = 7,2 pKa3 = 12,3

Domaine de prédominance des espèces.

H3PO4 pKa = 2,2

H2PO4pKa = 7,2

HPO42pKa = 12,3

PO43-

pH

3/ Pour pH = ½ (pKa1 + pKa2), il correspond le volume Veq1. Pour pH = pKa1, il correspond le volume ½ Veq1 Pour pH = pKa2, ilcorrespond le volume ½ x (Veq2 + Veq1) Au cours du dosage on a les réactions successives : H3PO4 + OH- ⇔ H2PO4- + H2O (1) H2PO4- + OH- ⇔ HPO42- + H2O (2) HPO42-+ OH- ⇔ PO43- + H2O (3) Avec le pKa du couple H2O / OH-= 15,7 si on calcule les ∆pKa entre chaque espèces qui réagissent, on a pour la réaction (1) : ∆pKa = 15,7-2,2 = 13,5 > 4 donc la réaction a lieu, on visualisera un volume équivalentrelatif au dosage de la première acidité. Pour la réaction (2) : ∆pKa = 15,7-7,2 = 8,5 > 4 le mélange est réactif et on observera un volume équivalent correspondant au dosage de la deuxième acidité. Pour la réaction (3) : ∆pKa = 15,7-12,3 = 3,4 < 4, cette troisième acidité est trop faible pour qu’on puisse l’observer graphiquement. 4/ A premier point équivalent on a la réaction globale de dosage : H3PO4+ OH- ⇔ H2PO4- + H2O D’après l’équation bilan de la réaction, à l’équivalence, le nombre de moles de H3PO4 est égal au nombre de moles de OH- : nH3PO4 = nNaOH [H3PO4] x Vprise d’essai = [NaOH] x Veq1 Soit [H3PO4] = [NaOH] x Veq1/ Vprise d’essai [H3PO4] = 0,2 x Veq1/ 0,01 (en mol/L) [H3PO4] = (0,2 x Veq1/ 0,01) x 98 (en g/L) [H3PO4] = 0,099 mol/L = 9,7 g/L Calcul d’incertitude : ∆[H3PO4]/ [H3PO4]= ∆[NaOH]/ [NaOH] + ∆Veq1/ Veq1 + ∆Vprise d’essai/ Vprise d’essai ∆[NaOH] = 0,01 mol/L ∆Veq1 = 0,1 mL ∆Vprise d’essai = 0,05 mL ∆[H3PO4]/ [H3PO4] = 0,01/0,2 + 0,1/4,95 + 0,05/10 = 0,0752

∆[H3PO4] = 0,0752 x 0,099 = 0,008 mol/L = 0,8 g/L [H3PO4] = (0,099 ± 0,008 )mol/L = (9,7 ± 0,8) g/L Au deuxième point équivalent, la réaction bilan du dosage est : H3PO4 + 2 OH- ⇔ HPO42- + 2 H2O D’aprèsl’équation bilan de la réaction, à l’équivalence, le nombre de moles de H3PO4 est égal à ½ du nombre de moles de OH- : nH3PO4 = ½ x nNaOH [H3PO4] x Vprise d’essai = ½ x [NaOH] x Veq2 Soit [H3PO4] = ½ x [NaOH] x Veq2/ Vprise d’essai [H3PO4] = ½ x 0,2 x Veq2/ 0,01 (en mol/L) [H3PO4] = (1/2 x 0,2 x Veq2/ 0,01) x 98 (en g/L) [H3PO4] = 0,114 mol/L = 11,17 g/L Calcul d’incertitude : ∆[H3PO4]/ [H3PO4] = ∆[NaOH]/[NaOH] + ∆Veq2/ Veq2 + ∆Vprise d’essai/ Vprise d’essai ∆[H3PO4]/ [H3PO4] = 0,0637 ∆[H3PO4] = 0,008 mol/L = 0,8 g/L [H3PO4] = (0,114 ± 0,008) mol/L = (11,2 ± 0,8) g/L (Remarque : d’après l’équation bilan de dosage, pour le 2éme saut de pH on devrait trouver Veq2 = 2x Veq1. Or on trouve Veq2 légèrement supérieur à 2xVeq1, ceci peut s’expliquer par le fait que la soude a tendance à dissoudre descarbonates avec le temps. Il semblerait que la soude utilisée pour le dosage ait une quantité de carbonates dissous qui entraînent un dosage légèrement « faussé ». C’est pour cette raison qu’il est nécessaire d’utiliser une soude fraîche pour les dosages !!!) 5/ Les indicateurs colorés qu’on pourrait choisir pour ce dosage sont : l’hélianthine (pour le 1er point équivalent) et la phénolphtaléine (pourle 2ème point équivalent).

II/ Dosage du Coca-Cola
10

9

8

7

pH

6

5

4

coca Brut coca dégazé

3

2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 V NaOH (mL)

Pour le coca brut : Veq 1 = 4,6 mL Pour le coca dégazé : Veq1 = 5,2 mL et Veq 2 = 13,6 mL 1/ Comparaison des courbes : la courbe de dosage de la solution de l’acide orthophosphorique fait...
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