Chaufferette chimique : bac S France 09 / 2011.

Solution aqueuse d'éthanoate de sodium. L'éthanoate de sodium CH3COONa est un solide blanc. En solution aqueuse il donne, entre autre, l'ion éthanoate CH3COO-. Pourquoi l'ion éthanoate est-il une base selon Brönsted ? En déduire le couple acide / base correspondant. L'ion éthanoate CH3COO- est susceptible de gagner un proton, c'est doncu ne base selon Brönsted. CH3COO- + H+ = CH3COOH. Couple acide  / base CH3COOH aq / CH3COO-aq ( ion éthanoate / acide éthanoïque ( acétique)). On introduit dans un becher un volume V =100 mL d'une solution S d'éthanoate de sodium dont la quantité de matière en soluté apporté est n= 1,0 10-2 mol. Le pH de la solution est égal à 8,9. L'équation de la réaction chimique entre l'ion éthanoate et l'eau est : CH3COO-aq +H2O(l) =CH3COOH aq + HO-aq. Construire le tableau d'avancement en utilisant la quantité de matière n et l'avancement x. état du système avancement (mol) CH3COO-aq +H2O(l) =CH3COOH aq + HO-aq initial 0 n solvant 0 0 intermédiaire x n-x x x final xfin n-xfin xfin xfin Calculer [H3O+aq] et [HO-aq] dans la solution à 25 °C. [H3O+aq] = 10-pH = 10-8,9 =1,259 10-9 ~1,3 10-9 mol/L.  [HO-aq]= 10-14 / [H3O+aq] =10-14 / 1,259 10-9 = 7,94 10-6~7,9 10-6 mol/L. Calculer l'avancement de la réaction à l'équilibre xfin. xfin = [HO-aq] V = 7,94 10-6*0,10 = 7,9 10-7 mol. Définir le taux d'avancement t ; le calculer et conclure. t = xfin / xmax = xfin / n = 7,9 10-7 /0,010 = 7,9 10-5 . Le taux d'avancement étant très inférieur à 1, la réaction entre l'eau et l'ion éthanoate est très limitée. Titrage de la solution d'éthanoate de sodium contenu dans une chaufferette chimique. Une chaufferette chimique contient une solution aqueuse S0 d'éthanoate de sodium (CH3COO-aq + Na+aq). Le volume de la solution est V0 = 100 mL et sa masse est m =130 g. La solution S0 étant trop concentrée pour être dosée directement, on prépare une solution S1 en diluant 100 fois S0. Titrage de la solution S1. On place dans un becher un volume V1 = 25,0 mL de S1. On réalise un titrage par pHmétrie par une solution d'acide chlorhydrique ( H3O+aq+Cl-aq) de concentration cA = 0,20 mol/L. On note VA le volume de la solution d'acide chlorhydrique versé. L'équation de la réaction chimique support du dosage s'écrit : H3O+aq + CH3COO-aq = CH3COOH aq +H2O(l). Schématiser et légender le dispositif de titrage. Après avoir défini l'équivalence, écrire la relation entre la quantité de matière initiale d'ion éthanoate et la quantité de matière  d'ion oxonium introduits à l'équivalence. A l'équivalence, les quantités de matière des réactifs mis en présence sont en proportions stoechiométriques. Avant l'équivalence, l'un des réactifs est en excès, après l'équivalence, l'autre réactif est en excès. n(H3O+aq) = CAVA eq ; n(CH3COO-aq) =V1 [CH3COO-aq]1. CAVA eq  = V1 [CH3COO-aq]1. Déterminer le volume équivalent en expliquant la méthode utilisée. On utilise la méthode des tangentes ou encore, on remarque que la courbe dérivée présente un maximum à l'équivalence. Calculer la concentration c1 en ion éthanoate dans la solution S1. [CH3COO-aq]1 = CAVA eq  =/ V1 =0,20*8,8 /25=0,0704 ~0,070 mol/L. Calculer  la concentration c0 en éthanoate de sodium apporté dans la solution S0. La solution d'éthanoate de sodium contenue dans la chaufferette est-elle saturée ? On donne la solubilité de l'éthanoate de sodium dans l'eau à 25°C : s = 365 g/L ou 4,5 mol/L. La solubilité, notée s, d'une espèce chimique exprimée en g/L est la masse maximale de cette espèce que l'on peut dissoudre dans un litre de solution à une température donnée. c0 = 100 c1 en tenant compte de la dilution au centième. c0 =7,04 ~7,0 mol/L. Cette valeur est supérieure à la solubilité ( 4,5 mol/L) ; la solution  d'éthanoate de sodium contenue dans la chaufferette est donc saturée.. Calculer la masse d'éthanoate de sodium m contenue dans la chaufferette. M(éthanoate de sodium) = m = 82,0 g/mol. n (éthanoate de sodium) =V0 c0 = = 0,100*4,5 = 0,45 mol. m = n (éthanoate de sodium) M = 0,45*82,0 =36,9 g. La solution aqueuse de masse 130 g contenue dans la chaufferette est-elle au moins à 20 % en masse d'éthanoate de sodium ?  Pourcentage massique en éthanoate de sodium :  masse éthanoate de sodium *100 / masse totale. 36,9*100/130 =28,4 %.

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