Pour une température de 25 °C et sous une pression de 1 bar, le phénol est un solide faiblement soluble dans l'eau. Il est irritant pour la peau. Sa formule est C₆H₅OH. Sa masse molaire moléculaire est : M = 94 g . mol ^-1 .En solution aqueuse, le phénol est un monoacide faible dont la base conjuguée est l'ion phénolate de formule C₆H₅O ^- .On se propose de déterminer expérimentalement, à 25 °C, la solubilité du phénol dans l'eau c'est-à-dire la masse maximale de phénol dissoute dans un litre de solution aqueuse. Dans tout l'exercice les solutions étudiées sont à 25 °C.

1. Dans un erlenmeyer, on introduit 10 g de phénol solide et environ 100 mL d'eau distillée. Le mélange est longuement agité. On constate alors qu'il reste un dépôt solide au fond de l'erlenmeyer.On filtre et on obtient une solution aqueuse (S) de phénol de concentration molaire volumique inconnue C. Comment peut-on expliquer la présence du dépôt solide malgré la longue agitation ?
2. Indiquer, parmi la verrerie proposée ci-dessous, celle qui convient le mieux pour le prélèvement d'environ 100 mL d'eau distillée.( ballon de 250 mL ; becher de 100 mL ; pipette jaugée de 50 mL ; burette graduée de 50 mL ; fiole jaugée de 100 mL ; éprouvette graduée de 100 mL.)
3. Pour déterminer la concentration molaire volumique c de la solution aqueuse (S) de phénol, on réalise le dosage d'un volume Va = 10,0 mL de la solution aqueuse (S) par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (ou soude) de concentration molaire volumique Cb = 1,00 mol.L ^-1 . Le dosage est suivi par pH-métrie ; on en déduit les courbes pH = f(V) et dpH /dV = g(V), V représentant le volume de la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium ajouté. Le dosage est réalisé avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration molaire volumique cb = 1,00 mol.L ^-1 . Quelles précautions doit-on prendre lors de la préparation de la solution (S) et lors de son dosage par la solution d’hydroxyde de sodium indiquée ci-dessus ?

Réaction du dosage.

1. Ecrire l'équation-bilan de la réaction chimique entre la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium et le phénol.. Exprimer puis calculer la constante Kr de cette réaction..On donne les pKa à 25 °C : couple C₆H₅OH / C₆H₅O ^- : pKa₁ = 9,9 ;
2. Pourquoi cette réaction peut-elle servir de support à un dosage ? Définir en une phrase l'équivalence acido-basique.

Exploitation du dosage.

1. A partir de l'une des courbes données déterminer le volume V_E de la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium ajouté à l'équivalence. En déduire la concentration molaire volumique C de la solution aqueuse (S) de phénol.
2. Déterminer la solubilité du phénol dans l'eau (à 25 °C).
3. Le dosage précédent a été réalisé par pH-métrie. Or on sait qu'il est possible de réaliser un dosage acido-basique uniquement en présence d'un indicateur coloré judicieusement choisi. On dispose du jaune d'alizarine dont les caractéristiques sont: Jaune si pH<10 et Rouge si pH>12. Justifier que l’emploi du jaune d’alizarine ne permet pas de repérer avec précision l’équivalence lors du dosage de la solution aqueuse (S).
4. La manipulation de la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium de concentration molaire volumique Cb = 1,00 mol.L ^-1 nécessite des précautions . On va étudier la possibilité de réaliser le dosage avec des solutions plus diluées. Pour chaque cas envisagé, un logiciel de simulation permet d'obtenir la courbe pH = f(V).

   solution aqueuese phénol			soude	courbe
   solution	concentration (mol/L)	volume de la prise (mL)	concentration (mol/L)
   S1	C/10	10	Cb/10	1
   S2	C/100	10	Cb/100	2

   Montrer que, pour chaque cas, le volume de la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium correspondant à l'équivalence est le même que celui trouvé expérimentalement. Expliquer pourquoi il n'était pas judicieux d'utiliser des solutions diluées pour réaliser le dosage.

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corrigé

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