Aurélie 10 /02

détermination d'une constante d'acidité par conductimétrie



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Conductance et conductivité sont proportionnelles G= k s avec k= 2,5 10-3 m. lH3O+ = 35 10-3 S m2 mol-1 ;

lCH3COO- = 4,1 10-3 S m2 mol-1 ;

Dans un bécher on verse V0= 100 mL d'une solution d'acide éthanoïque de concentration apportée c0= 10-3 mol/L.La conductance vaut G= 11 mS.

Questions :

  1. La conductance de la solution est elle changée si on modifie lun des paramètres suivants, les autres restant identiques :
    - la concentration c0 ; le volume V0 de la solution ; la température. Justifier.
  2. Ecrire l'équation bilan de la réaction entre l'acide et l'eau.
  3. Donner l'espression du quotient de réaction et en déduire l'expression de la constante d'équilibbre en fonction de xéq, V0 et c0.
  4. Donner l'expression de la conductance G et en déduire une relation entre G et xéq. Calculer xéq en mol.
  5. Calculer le taux d'avancement final. La transformation peut-elle être considérée comme totale ?
  6. Calculet la constante d'acidité et le pKa du couple acide acétique / ion acétate.
    - Cette constante est-elle modifiée si on utilise une solution plus diluée ? Justifier.

corrigé
s ne dépend que de la nature et de la concentration de la solution donc la conductance G= s k dépend de :

-la concentration apportée c0 ;

- de la la température car les conductivités molaires ioniques en dépendent. s = (lH3O+ +lCH3COO-) t c0 ;

mais ne dépend pas du volume de solution V0 parce que la cellule ne mesure que la conductance du volume de liquide

situé entre ses deux plaques.

CH3COOH + H2O= CH3-COO- + H3O+

Qr= [CH3-COO-][H3O+] / [CH3COOH ]

les ions hydroxydes sont négligeables en milieu acide

la solution est électriquement neutre : [CH3-COO-] = [H3O+]= xéq/V0.

conservation de lélément carbone : [CH3-COO-] + [CH3COOH ] = c0.

[CH3COOH ] =c0-[CH3-COO-] = c0-xéq/V0.

Qr, éq= Ka = (xéq/V0)2 / (c0-xéq/V0)

G = k( (lH3O+ [H3O+] +lCH3COO-[CH3-COO-])=k( (lH3O+ +lCH3COO-)xéq/V0

xéq= GV0 / (k( (lH3O+ +lCH3COO-))

G= 1,1 10-5 S ; V0 = 10-4 m3 ; k= 2,5 10-3 m; (lH3O+ +lCH3COO-) = 3,91 10-2 S m2 mol-1 ;

xéq= 1,1 10-5*10-4 /(2,5 10-3*3,91 10-2 )= 1,12 10-5 mol.


CH3COOH
+ H2O=
CH3-COO-
+ H3O+
initial
C0V0= 10-4 mol
solvant
0
0
en cours
10-4 -x
x
x
fin
0
xmax =10-4 mol
xmax =10-4 mol

t = xfinal/xmax = 1,12 10-5 / 10-4 =0,12 =12 % donc la transformation n'est pas totale

Qr, éq= Ka = (xéq/V0)2 / (c0-xéq/V0) volume en litre et concentration en mol/L

Ka = (1,12 10-5 /0,1)2 / (10-3-1,12 10-5/0,1) =1,42 10-5.

pKa = -log Ka = -log (1,4210-5)= 4,84.

La constante d'acidité est indépendante de la composition initiale donc des concentrations utilisées.

le quotient de réaction dans l'état d'équilibre d'un système Qr,éq prend une valeur indépendante de la composition initiale, qui est la constante d'équilibre associée à l'équation de la réaction.

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