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 x_acide^mass=(masse de soluté)/(masse de solution),
• titre molaire x_acide^mol=(moles de soluté)/(moles de solution),
• rapport massique X_acide^mass=(masse de soluté)/(masse de solvant),
• rapport molaire X_acide^mol=(moles de soluté)/(moles de solvant),
• concentration volumique C_acide=(moles de soluté)/(volume de solution),
• concentration massique C_acide^mass=(masse de soluté)/(volume de solution),
• concentration massique s_acide=(masse de soluté)/(100g de solvant),
• masse volumique ρ=(masse de solution)/(volume de solution).

On dispose de soude à C_NaOH=1.01 mol.L^-1. La masse molaire de l'acide est M_acide=60g.mol^-1, la masse molaire de l'eau est M_eau=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 V_eq=10mL, soit un nombre de moles de soude versé de C_NaOH×V_eq=1.01×10e-3 moles.

• L'acide acétique est dosé mole à mole par la soude.
• La masse d'acide à échantillonner est donc m_acide=C_NaOH×V_eq×M_acide=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 m_PE~=m_acide/x_acide^mass=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) V_PE=10mL soit environ m_PE~=10g.
• La descente de burette sera donc de l'ordre de V_eq=(m_PE×x_acide^mass)/(M_acide×C_NaOH)=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 1/100^e de gramme.

• La masse relevée de l'échantillon est m_PE=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 V_eq=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 n_acide=C_NaOH×V_eq=1.01×14.2e-3=0.01434 moles.
• La masse d'acide contenue dans l'échantillon est m_acide=Macide×n_acide=60×0.01434=0.8605 g.
• La masse d'eau contenue dans l'échantillon est m_eau=m_PE-m_acide=10.21-0.8605=9.3495g.
• Le nombre de moles d'eau contenues dans l'échantillon est n_eau=m_eau/M_eau=9.3495/18=0.5194 moles.
• La concentration volumique est C_acide=n_acide/V_PE=C_NaOH×V_eq/V_PE=1.01×14.2e-3/10e-3=1.434 mol.L^-1.
• La concentration massique est C_acide^mass=M_acide×C_acide=60×1.434=86.04g.L^-1.
• La concentration en g de soluté pour 100g de solvant est s_acide=100×m_acide/m_eau=100×0.8605/9.3495=9.204 g/100g d'eau.
• Le titre massique en acide est x_acide=m_acide/m_PE=0.8605/10.21=0.08428, soit 8.43%.
• Le rapport massique en acide est X_acide=m_acide/m_eau=0.8605/9.3495=0.0920.
• Le titre molaire en acide est x_acide^mol=n_acide/(n_acide+n_eau)=0.01434/(0.01434+0.5194)=0.02687, soit 2.69%.
• Le rapport molaire en acide est X_acide^mol=n_acide/n_eau=0.01434/0.5194=0.0276.