I. Extraction par un solvant (5 points)

Données:

	densité à 200°C	solubilité	remarques
acide propanoïque	0,99	soluble dans l'eau et dans l'éther	liquide corrosif provoque de graves brûlures
éther diéthylique(éther du pharmacien) ou éthoxyéthane	0,71	très peu solubledans l'eau	liquide volatil très inflammable toxique

Couple acide - base Valeur du pKa (à 25°C)

CH₃CH₂CO₂H / CH₃CH₂CO₂^- pKa₁= 4,9

H₃O⁺ / H₂O pKa₂= 0,0

H₂O / HO^- pKa₃=pKe= 14,0

En séance de travaux pratiques, on se propose de procéder à une extraction de l'acide propanoïque par l'éther diéthylique (Nommé communément " éther").

Cette technique consiste à mettre l'acide en contact avec deux solvants non miscibles (non solubles entre eux), ici l'eau et l'éther. L 'acide se dissout dans les deux solvants dans des proportions différentes que l'on cherche à déterminer.

1. Préparation de la solution aqueuse d'acide propanoïque

On dispose.:

- d'une solution aqueuse S₀ d'acide propanoïque de concentration C₀ = 10,0 mol. L^-1;

- du matériel suivant:

- pipettes jaugées de 5,00 mL, 10,0 mL, 20,0 mL;

- éprouvettes à pied de 10 mL, 100 mL, 200 mL,

- bechers de 50 mL, 100,0 mL, 200,0 mL,

- fioles jaugées de 50,0 mL, 100,0 mL, 200,0 mL,

- poire à pipeter (ou " propipette ").

On veut préparer un volume V_S = 200,0 mL d'une solution S de concentration C = 1,00 mol.L^-1.

• Déterminer l'expression du volume V₀ de la solution S₀ à prélever pour la préparation de la solution S ; calculer la valeur de V₀.
• Choisir le matériel nécessaire à cette préparation.
• Citer deux consignes de sécurité à respecter.

2. Extraction :

Mode opératoire.:

· Dans une ampoule à décanter, on introduit un volume V = 50 mL de la solution S préparée à la question 1. et un volume V = 50 mL d'éther diéthylique.

· On agite pendant au moins 5 minutes en dégazant régulièrement.

· On laisse décanter.

· On recueille la phase aqueuse dans un becher.

• Pourquoi faut-il agiter le mélange dans l'ampoule à décanter?
• Pourquoi doit-on dégazer? Comment procède-t-on?
• Faire le schéma légendé de l'ampoule à décanter après la décantation, en indiquant le contenu de chaque phase et en justifiant leur position.

3. Dosage de l'acide propanoïque dans l'eau:

On appelle C₁ la concentration molaire de l'acide dans la phase aqueuse recueillie, et C₂ la concentration de l'acide dans l'éther ; les deux phases ont le même volume V = 50 mL.

Afin de déterminer C₁ et C₂, on procède au dosage de 1'acide dans la phase aqueuse. Pour cela, on prélève un volume Va = 20,0 mL de la solution aqueuse recueillie, on le verse dans un erlenmeyer ; et on y dose l'acide présent par une solution de soude (l'hydroxyde de sodium) de concentration Cb = 0,500 mol. L^-1, en présence de phénolphtaléine comme indicateur coloré.

Il faut verser un volume (Vb)_E = 13,0 mL de solution de soude pour obtenir l'équivalence acidobasique.

• Écrire l'équation-bilan de la réaction servant de support au dosage.
• Définir et calculer la constante de réaction correspondante en l'écrivant sous forme d'une puissance de 10. Pourquoi est-il légitime d'utiliser cette réaction comme support du dosage?
• Calculer la concentration molaire C₁ de l'acide dans l'eau.
• Montrer que C₂ = C - C₁. Calculer C₂.
• Dans lequel des deux solvants l'acide propanoïque est-il le plus soluble?
• Les chimistes ont décidé de traduire ce résultat par un coefficient, appelé coefficient de partage, défini comme étant le rapport K =C₂/C₁. L'intérêt de cette constante est qu'elle ne dépend que de la température et non des concentrations. Calculer le coefficient de partage K de l'acide entre les deux solvants (donner le résultat sous forme d'un entier).