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Bac Physique-Chimie

Asie 2

Dans cette vidéo, l'exercice aborde la vérification du degré d'un vinaigre blanc à l'aide d'un titrage par suivi pH métrique. Le vinaigre blanc est une solution d'acide éthanoïque, avec une acidité de 8°. Le pH du vinaigre est d'environ 3. Le diagramme de prédominance du couple acide éthanoïque-ion-éthanoate est tracé, montrant que l'acide éthanoïque prédomine dans la solution de vinaigre à pH 3. 

Ensuite, on parle du titrage avec suivi pH métrique pour vérifier le degré du vinaigre. Un volume de vinaigre de 5 mL est titré avec une solution de soude de concentration 5,0 x 10-1 mol/L. Un schéma du montage expérimental est proposé, montrant la potence, la sonde pH reliée au pH mètre et la burette graduée contenant la solution de soude.

La réaction de support du titrage se produit entre l'acide éthanoïque et les ions HO- de la soude, formant l'ion éthanolate et de l'eau. La concentration en mol/L de l'acide éthanoïque dans le vinaigre est calculée en utilisant les volumes et les concentrations des solutions impliquées dans le titrage.

Enfin, il est demandé de vérifier que le titre du vinaigre est bien de 8°. On calcule d'abord la masse d'acide éthanoïque dans 5000 mL de vinaigre, puis la masse de vinaigre dans 5000 mL de vinaigre. En utilisant ces valeurs, on peut calculer la masse d'acide éthanoïque pure dans 100 g de vinaigre. On obtient une valeur proche de 8 g, confirmant que le vinaigre a un titre de 8°.

J'espère que cela vous aide dans votre compréhension du cours.

Bonjour à tous, c'est Théobald de Studio, et dans cette vidéo, on va faire un exercice de chimie qui s'intéresse à la vérification du degré d'un vinaigre blanc. Cette vérification, elle se fait grâce à un titrage par suivi pH métrique. Alors, ce qu'on nous dit, c'est qu'en fait, déjà cet exercice, il est issu du troisième exercice de chimie qui est donné au BAC l'année dernière en Asie. Donc, il s'intéresse à la dissolution d'une coquille d'œuf. C'est une expérience que vous avez déjà sûrement fait, on met une coquille d'œuf dans du vinaigre, et cette coquille se dissout. Le premier point ici, ça va être de vérifier le degré d'un vinaigre blanc. On nous dit qu'un vinaigre blanc, c'est une solution d'un acide faible, l'acide faible c'est l'acide éthanoïque, de formule CH3COH, et il a une acidité de 8°. Et c'est cette acidité de 8° en acide éthanoïque qu'on veut vérifier. On nous donne aussi la valeur de son pH, qui est d'environ 3. On a pas mal de données ici sur les couples acides bas en présence, sur leur pKa, etc. On les utilisera plus tard quand on en aura besoin. Première question, c'est de tracer le diagramme de prédominance du couple acide éthanoïque-ion-éthanoate, et d'indiquer quelle espèce prédomine dans la solution de vinaigre. Alors pour ça, je trace mon axe de pH, et je place le pKa du couple acide éthanoïque-ion-éthanoate, qui est de 4,8. Je sais qu'à droite de mon pKa, c'est le domaine de prédominance de la base, et à gauche, c'est le domaine de prédominance de l'acide. Pour petit rappel, on se souvient que le pH, c'est le pKa plus le log du rapport de la base sur l'acide. Donc si mon pH est plus grand que le pKa, ça veut dire forcément que c'est ma base qui prédomine, parce que ce rapport doit être positif. Et sinon, ça doit être supérieur à 1, désolé, pour que le log soit positif. Et si le pH est plus petit que le pKa, ce rapport doit être inférieur à 1 pour que le log soit négatif, et que le pH soit bien inférieur au pKa. Petit moyen de s'en souvenir si vous avez besoin. Et donc ici, à ce pH-là, à pH qui vaut 3, on a notre solution de vinaigre. On nous a donné le pH de la solution. Je sais que ma solution se trouve quelque part par là, et donc finalement que l'acide éthanoïde va prédominer dans la solution de vinaigre. On peut ensuite passer à la deuxième question. On nous dit que pour vérifier le titre en degrés du vinaigre, on va réaliser un titrage avec suivi pH métrique. Et pour ça, on a eu un volume V-vinaigre qui vaut 5 mL. Et on va le titrer par une solution de soude, Na+, HO-, qui va nous intéresser, de concentration 5,0 x 10-1 mol par litre. Et on nous donne aussi la valeur du volume à l'équivalence. La question qu'on nous demande, c'est de faire un schéma du montage qui va être nécessaire à la mise en œuvre du titrage. C'est une question qui revient hyper souvent. On va très souvent vous demander de faire un schéma pour voir si vous avez bien compris la situation. Un schéma que vous pouvez faire, ça va ressembler à ça. J'ai oublié toutes les informations d'un coup. On a ici la potence qui va être tenue par l'agitateur magnétique. Elle va être posée sous l'agitateur magnétique. Et elle va tenir ici la sonde qui va être reliée au pH mètre. Et ici, elle va tenir la burette graduée dans laquelle on va avoir la solution titrante. La solution titrante, c'est Na+, HO-. Donc c'est ma soude. Au début, je mets un agitateur magnétique. Il est posé sur un agitateur magnétique isolé. Donc il y a un barreau aimanté dedans. Et mon bécher va contenir la solution qui va être titrée. Donc ici, mon vinaigre. Et au fur et à mesure... Alors là, il y a une petite erreur dans mon schéma. La burette, vous ne la mettez pas dans le bécher, s'il vous plaît. Vous la mettez un petit peu au-dessus. Ça serait un petit peu gênant. La burette, pas dans le vinaigre. C'est pas une bonne idée du tout. Troisième question. On me demande d'écrire la réaction du support du titrage qui a lieu entre la solution de soude et le vinaigre. Alors, ce que j'ai dans ma solution de soude, c'est mon acide éthanoïque qui va forcément en réagir. Parce qu'il y a soit de l'acide éthanoïque, soit de l'eau. C'est pas l'eau qu'on va titrer ici, c'est l'acide éthanoïque qui va réagir avec les ions HO- qui sont présents dans la soude. Donc là, on a bien l'acide d'un couple, et ici la base de notre couple, qui vont donc donner la base et l'acide des deux couples correspondants. Donc j'ai bien mon ion éthanolate et mon O, qui est le couple associé à l'ion hydroxyde. Question suivante. Déterminer la concentration en mol par litre de l'acide éthanoïque, qui est notée Ca, et qui va être présent dans ce vinaigre. Alors pour ça, qu'est-ce qu'on va faire ? On sait que, à l'équivalence, les réactifs ont été apportés dans des proportions stoichiométriques. Toujours pareil, cette phrase, vous la notez. Vous êtes obligés de la noter sur votre copie pour montrer que vous avez compris, et pour surtout justifier ce qui vient juste après, qui est que NCH3COH, initial, la quantité de matière en acide éthanoïque apportée au début, divisé par son nombre stoichiométrique, donc ici 1, va être égale à la quantité de matière du réactif, divisé par son nombre stoichiométrique, ici 1 aussi. Ça tombe bien, c'est facile. Donc, je transforme mes quantités de matière en concentration fois volume, donc ma concentration en acide éthanoïque, multipliée par le volume de vinaigre, qui va être égale à la concentration en soude, multipliée par le volume à l'équivalence, puisque c'est combien j'ai apporté d'ion hydroxide dans mon bécher au moment où j'atteins l'équivalence. Et puis du coup, je peux écrire ce que vaut Ca, qui vaut Cb fois Vx, divisé par le volume de vinaigre initial. On fait une petite application numérique, et on trouve 1,3 mol par litre moins 1. Donc dans le vinaigre, en tout cas dans celui-là, la concentration en acide éthanoïque vaut 1,3 mol par litre. Dernière question, et ce n'est pas la plus facile, on vous demande, en détaillant le raisonnement, de vérifier que le titre du vinaigre est bien de 8 degrés. Et on nous dit, blablabla, le candidat est invité à prendre des initiatives, donc ça veut dire, un petit peu débrouillez-vous, et ça ne sera pas forcément très facile. Ce que je propose de faire, c'est de résoudre en trois étapes cette question. En premier, il faut bien voir, avant de faire ces trois étapes, désolé, il faut bien voir que le titre d'un vinaigre, en fait on nous donne sa définition au début de l'énoncé, on nous dit que 1° correspond à 1 g d'acide éthanoïque pur pour 100 g de vinaigre. Donc 8°, ça voudrait dire 8 g d'acide éthanoïque dans 100 g de vinaigre. Et bien on va voir, nous, combien est-ce qu'on a de g d'acide éthanoïque dans nos 100 g de vinaigre. Première étape, on va calculer la masse d'acide éthanoïque dans 5000 litres de vinaigre, 5000 litres étant un volume aléatoire que j'ai choisi. Ça sera juste pratique pour les calculs. Donc on calcule notre masse d'éthanoïque pour 5000 litres de vinaigre, et après on va calculer la masse de vinaigre dans 5000 litres de vinaigre, puisque ici on a besoin d'une masse de vinaigre, 100 g de vinaigre. On ne sait pas vraiment combien ça fait en termes de volume, 100 g de vinaigre. Donc calcul de la masse de vinaigre dans 5000 litres de vinaigre. Et ensuite on pourra calculer la masse d'acide éthanoïque pure dans 100 g de vinaigre. Alors première étape, la masse d'éthanoïque dans 5000 litres de vinaigre. Ma masse d'acide, c'est ma masse molaire en acide multipliée par le nombre de molles d'acide présentes dans ces 5000 litres. Donc c'est ma masse d'acide fois la concentration en acide de mon vinaigre, multipliée par le volume de vinaigre qui est juste là. Ça tombe bien, on connaissait A et on l'a calculé juste avant. On est sur la bonne piste. On peut calculer. Ce qu'on ne connaissait pas encore, c'était ma masse molaire en acide. Sauf que j'essaie que l'acide éthanoïque, c'est CH3COOH. Donc j'ai 2C, j'ai 2O et j'ai 4H. Donc je prends les masses molaires associées à chacun de ces éléments. Donc la masse molaire de mon carbone, c'est 12,0 g par molle. Celui de l'oxygène, c'est 7,0 et celui de l'hydrogène, c'est 1,0. Donc ma masse molaire de mon acide, c'est 60,0 g par molle. A partir de ça, je peux avoir la masse de mon acide. Je fais le calcul et j'obtiens 3,9 x 10-1 g, donc 0,39 g. Très bien, on a répondu à ma première sous-question. Deuxième sous-question, quelle est la masse de vinaigre dans 5 mL de vinaigre ? Donc dans ce même volume en fait. Ma masse de vinaigre, c'est ρ du vinaigre multiplié par le volume du vinaigre. Donc c'est ma masse volumique multipliée par mon volume. On est d'accord que la masse volumique, c'est une masse sur un volume et mon volume sur un volume. Donc si je les multiplie, j'obtiens bien une masse. Alors on fait le calcul, on nous donne la masse volumique du vinaigre. Et on obtient 5,1 g. On fait attention ici, c'est en g par litre. Donc il faut bien mettre pour mes volumes des litres et pas des millilitres. Faites attention aux unités qui vous sont données dans l'énoncé. Donc je sais que dans 5 mL de vinaigre, j'ai 5,1 g de vinaigre. Troisième question, quelle est la masse d'acide éthanolique pure dans 100 g de vinaigre ? Pour faire ça, je sais que si j'ai une masse d'acide qui vaut 0,39 g, alors j'ai une masse de vinaigre qui vaut 5,1 g. Dans le même volume, j'ai une masse d'acide de 0,39 g qui va correspondre à une masse de vinaigre de 5,1 g. Ou plutôt, dans 5,1 g de vinaigre, j'ai 0,39 g d'acide éthanolique. Pour 100 g de vinaigre, combien est-ce que je vais avoir de masse d'acide ? On fait un petit produit en croix. On va faire quelque chose comme ça. Masse de vinaigre multipliée par la masse d'acide divisée par ma masse de vinaigre. Et j'obtiens 7,6 g. En arrondissant à peu près 7,6 g à 8 g, on a bien notre masse d'acide dans 100 g de vinaigre. Ici, j'ai environ 8 g d'acide dans 100 g de vinaigre. Donc on trouve bien que le vinaigre est à environ 8 °C. Puisqu'on avait trouvé 7,6, on peut arrondir. Et puis on a bien ce degré de vinaigre qui correspond à ce que l'énoncé nous donnait. J'espère que j'ai été clair. Si vous avez des questions, n'hésitez pas à les poser en commentaire. J'y répondrai. Et puis bonne chance pour vos révisions.

Dissolution d’une coquille d’oeuf (1)

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