Deux élèves de terminale, Antoine et Sophie disposent d'une solution commerciale d'un produit caustique, une solution d'hydroxyde de sodium portant les indications suivantes :

densité d=1,03 ; pourcentage massique en hydroxtde de sodium ; 15 %.

Ils se proposent de doser cette solution en réalisant un suivi pHmétrique de la réaction entre l'acide fort (l'acide nitrique HNO₃) et cette solution. Il reste à leur charge l'élaboration d'un protocole expérimental.

Pour les questions 3 à 7 on prendra la valeur C₀ = 4 mol/L

1. Ecrire l'équation bilan de la réaction de dosage qu'ils veulent utiliser.
2. Sophie affirme" la concentration molaire volumique de cette solution d'hydroxyde de sodium vaut environ 4 mol/L". Déterminer précisément cette concentration volumique C₀. H=1 ; O=16 ; na=23 g/mol
3. Antoine dit " il vaudrait mieux diluer cette solution avant de la doser"
   - Pourquoi est-ce nécessaire ?
   - Ils choisissent de la diluer 50 fois, ils obtiennent une nouvelle solution appelée S_b. Rappeler les précautions à prendre lors de cette dilution.
   - Déterminer la concentration C_b.
4. Les élèves décident de doser un volume V_b= 10 mL de S_b. Ils disposent d'une solution d'acide nitrique S_a de concentration C₁ = 0,8 mol/l, d'une burette graduée de 25 mL, d'un bécher de 100 mL, d'unagitateur magnétique, d'un pHmètre.
   - Faire un schéma légendé du montage.
   - Sophie déclare " en utilisant une telle solution d'acide nitrique, on ne réussira pas à déterminer de façon précise le point équivalent par suivi pHmétrique ". Justifier en calculant le volume V₁ d'acide versé à l'équivalence, la déclaration de Sophie.
5. Ils décident alors de diluer S_a. Pour cela ils disposent pour prélever la solution mère d'une pipette jaugée de 15 mL et pour obtenir la solution fille, d'une fiole jaugée de 200 mL ou une autre de 500 mL. Ils ne sont autorisés à utiliser qu'une seule fois la pipette.
   - Déterminer pour les deux dilutions possibles les nouvelles concentrations C_a et C'_a.
6. Prévpoir pour chacune des solutions d'acide dilué le volume d'acide à l'équivalence ainsi que le pH à l'équivalence. En déduire que l'une des deux dilutions est à rejeter. Pourquoi ?
7. Antoine au moment de commencer les manipulations fait la réflexion suivante " je ne peux pas utiliser l'agitateur magnétique, il n'y a pas assez de liquide, le turbulent percute la sonde ".
   Sophie : " alors rajoute suffisamment d'eau"
   Antoine " Tu n'y pense pas, cela va fausser le dosage "
   Sophie " mais non le volume à l'équivalence ne sera pas modifié "
   Qui à raison et pourquoi ?