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Détermination des titres, rapports, concentrations et masse volumique par dosage

On dispose d'une solution aqueuse d'acide acétique à +/-10% massique. On veut déterminer par dosage acide-base pour cette solution l'ensemble des valeurs suivantes:

  • titre massique xacidemass=(masse de soluté)/(masse de solution),
  • titre molaire xacidemol=(moles de soluté)/(moles de solution),
  • rapport massique Xacidemass=(masse de soluté)/(masse de solvant),
  • rapport molaire Xacidemol=(moles de soluté)/(moles de solvant),
  • concentration volumique Cacide=(moles de soluté)/(volume de solution),
  • concentration massique Cacidemass=(masse de soluté)/(volume de solution),
  • concentration massique sacide=(masse de soluté)/(100g de solvant),
  • masse volumique ρ=(masse de solution)/(volume de solution).

On dispose de soude à CNaOH=1.01 mol.L-1. La masse molaire de l'acide est Macide=60g.mol-1, la masse molaire de l'eau est Meau=18 g.mol-1.

On envisage le dosage d'un échantillon prélevé en volume (pipette de 5, 10 ou 20ml), dont on mesurera précisément la masse.

Choix de la prise d'essai

On souhaite une descente de burette de l'ordre de Veq=10mL, soit un nombre de moles de soude versé de CNaOH×Veq=1.01×10e-3 moles.

  • L'acide acétique est dosé mole à mole par la soude.
  • La masse d'acide à échantillonner est donc macide=CNaOH×Veq×Macide=1.01×10e-3×60=0.6g.
  • La solution d'acide acétique à analyser étant à +/-10% massique en acide, il faudra prélever un échantillon d'environ mPE~=macide/xacidemass=0.6g/0.10=6g.
  • La densité de la solution d'acide acétique à +/-10% étant voisine de 1, on prélève un volume de prise d'échantillon (PE) VPE=10mL soit environ mPE~=10g.
  • La descente de burette sera donc de l'ordre de Veq=(mPE×xacidemass)/(Macide×CNaOH)=10×0.1/60/1.01=16.5e-3 L, soit 16.5mL.

Dosage de la solution aqueuse d'acide acétique à +/- 10% massique

Les 10mL d'échantillon de solution prélevés à l'aide d'une pipette sont versés dans un erlen de 50mL préalablement taré sur une balance de précision au 1/100e de gramme.

  • La masse relevée de l'échantillon est mPE=10.21g,
  • L'échantillon est dilué à l'eau déminéralisée,
  • quelques gouttes d'incateur coloré sont rajoutées.

Lors du dosage, le virage de l'indicateur coloré est observé pour un volume équivalent Veq=14.2mL.

Détermination des titres, rapports, concentrations et masse volumique

A partir des résultats obtenus, on en déduit les valeurs suivantes.

  • Le nombre de moles d'acide contenues dans l'échantillon est nacide=CNaOH×Veq=1.01×14.2e-3=0.01434 moles.
  • La masse d'acide contenue dans l'échantillon est macide=Macide×nacide=60×0.01434=0.8605 g.
  • La masse d'eau contenue dans l'échantillon est meau=mPE-macide=10.21-0.8605=9.3495g.
  • Le nombre de moles d'eau contenues dans l'échantillon est neau=meau/Meau=9.3495/18=0.5194 moles.
  • La concentration volumique est Cacide=nacide/VPE=CNaOH×Veq/VPE=1.01×14.2e-3/10e-3=1.434 mol.L-1.
  • La concentration massique est Cacidemass=Macide×Cacide=60×1.434=86.04g.L-1.
  • La concentration en g de soluté pour 100g de solvant est sacide=100×macide/meau=100×0.8605/9.3495=9.204 g/100g d'eau.
  • Le titre massique en acide est xacide=macide/mPE=0.8605/10.21=0.08428, soit 8.43%.
  • Le rapport massique en acide est Xacide=macide/meau=0.8605/9.3495=0.0920.
  • Le titre molaire en acide est xacidemol=nacide/(nacide+neau)=0.01434/(0.01434+0.5194)=0.02687, soit 2.69%.
  • Le rapport molaire en acide est Xacidemol=nacide/neau=0.01434/0.5194=0.0276.