Données :

La solubilité s dans l'eau d'une substance à la température t est la masse maximale de substance que l'on peut dissoudre dans un litre d'eau à cette température t. Elle s'exprime en g /L.

acide benzoïque : C₆H₅COOH solide blanc aspect soyeux ; monoacide faible peu soluble dans l'eau ( 3g/L à 25 °C) ; masse molaire : 122 g/mol ; conservateur alimentaire utilisé dans les boissons rafraichissantes sans alcool ( code E 210).

benzoate de sodium : C₆H₅COONa solide ionique blanc ; masse molaire 144 g/ mol ; solubilité dans l'eau à 25 °C : 650 g/L

valeur du pKa du couple acide benzoïque / ion benzoate : pKa = 4,2.

zone de virage du rouge de crésol [7,2 ; 8,8] ; jaune en milieu acide; rouge en milieu basique.

partie 1 :

1. Ecrire l'équation bilan de la réaction entre l'acide benzoïque et l'eau.
2. Donner, dans le cas général, l'expression de la constante d'acidité ; en déduire les domaines de prédominance dans le cas de l'acide benzoïque et de sa base conjuguée ; les représenter sur une échelle de pH.
3. Sur l'étiquette d'une bouteille de soda, on note la présence du conservateur E 210. On mesure le pH pour la boisson : pH = 3,5. En déduire le rapport [C₆H₅COOH] / C₆H₅COO^-]

partie 2 :

1. On met à disposition la verrerie suivante :
   - béchers de 50, 100 et 250 mL ; éprouvettes graduées de 50, 100 et 200 mL ; pipettes jaugées de 5, 10 et 20 mL ; fioles jaugées de 50, 100 et 200 mL
   On se propose de préparer une solution S de benzoate de sodium de concentration C= 0,2 mol/L à partir d'une solution S₀ de benzoate de sodium de concentration C₀ = 0,5 mol/L.
   - Comment procéder ; nommer la verrerie utilisée.
2. A 10 mL de la solution S on ajoute un peu d'acide chlorhydrique concentré. On note l'apparition d'un précipité blanc.
   - Ecrire l'équation bilan de la réaction mise en jeu.
   - Calculer la constante de la réaction et conclure.
   - Préciser le nom du précipité et justifier qualitativement sa formation.

partie 3 :

On se propose de déterminer la solubilité de l'acide benzoïque à 25 °C. On pèse environ 0,4 g d'acide benzoïque et on l'introduit dans un bécher contenant environ 100 mL d'eau distillée. Après quelques minutes d'agitation, de petits grains restent en suspension. Une filtration permet d'obtenir la solution saturée en acide benzoïque de concentration C_A.

On introduit dans un erlenmeyer V_A = 10 mL de cette solution ; on y ajoute quelques gouttes de rouge de crésol et on dose par une solution d'hydroxyde de sodium (soude) de concentration C_B= 0,01 mol/L. Le rouge de crésol change de couleur pour un volume de soude ajouté de 19,6 mL.

1. Pourquoi reste-t-il des "grains en suspension" dans le mélange préparé avant filtration ?
2. Faire un schéma annoté du dispositif expérimental utilisé lors du dosage.
3. Préciser les changements de couleur observé.
4. Ecrire l'équation bilan de la réaction de dosage.
5. Définir l'équivalence de cette réaction et en déduire la concentration C_A de la solution d'acide benzoïque.
6. Calculer la valeur de la solubilité s de l'acide benzoïque.