Le dosage acide-base tombe dans environ 70 % des examens nationaux PC. C'est l'exercice de chimie le plus prévisible et donc le plus rentable à maîtriser. Voici la méthode complète.
1. Les 4 types de dosages au programme
| Type | Acide dosé | Base titrant | pH équivalence |
|---|---|---|---|
| Acide fort / Base forte | HCl | NaOH | = 7 |
| Acide faible / Base forte | CH₃COOH | NaOH | > 7 |
| Base faible / Acide fort | NH₃ | HCl | < 7 |
| Base forte / Acide fort | NaOH | HCl | = 7 |
2. Équivalence — définition et propriétés
L'équivalence est atteinte lorsque tous les réactifs ont été consommés dans les proportions stœchiométriques. À l'équivalence :
n(acide) = n(base) → C_A × V_A = C_B × V_BE
(pour un acide monoacide et une base monobase)
Méthode des tangentes parallèles (pH-métrie)
- Trace 2 tangentes parallèles à la courbe pH = f(V_B), l'une à gauche du saut, l'autre à droite.
- Trace la parallèle équidistante entre les deux.
- Cette parallèle coupe la courbe au point d'équivalence E (V_BE, pH_E).
Méthode de la dérivée
Le point d'équivalence correspond au maximum de la dérivée dpH/dV_B. Plus précis que les tangentes parallèles.
3. Détermination du pKa (acide faible uniquement)
À la demi-équivalence (V_B = V_BE / 2), on a [HA] = [A⁻], donc :
pH(demi-équivalence) = pKa
Démonstration : la relation d'Henderson-Hasselbalch donne pH = pKa + log([A⁻]/[HA]). À la demi-équivalence, [A⁻] = [HA], donc log(1) = 0 → pH = pKa.
4. Choix de l'indicateur coloré
L'indicateur coloré doit avoir une zone de virage qui contient le pH d'équivalence.
| Indicateur | Zone de virage | Dosage adapté |
|---|---|---|
| Hélianthine | 3,1 — 4,4 | Base faible / Acide fort |
| Bleu de bromothymol (BBT) | 6,0 — 7,6 | Acide fort / Base forte |
| Phénolphtaléine | 8,2 — 10,0 | Acide faible / Base forte |
5. Exercice corrigé — Dosage acide éthanoïque par NaOH
Énoncé
On dose V_A = 20 mL d'acide éthanoïque CH₃COOH de concentration C_A inconnue par une solution de soude C_B = 0,10 mol/L. L'équivalence est observée pour V_BE = 18 mL, pH_E = 8,3.
Questions et réponses
1. Écris l'équation du dosage
CH₃COOH + HO⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O
2. Calcule C_A
À l'équivalence : C_A × V_A = C_B × V_BE
C_A = (0,10 × 18) / 20 = 0,090 mol/L
3. Justifie pH_E > 7
À l'équivalence, la solution contient uniquement CH₃COO⁻ (base conjuguée faible). Elle réagit partiellement avec l'eau : CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + HO⁻. Formation d'ions HO⁻ → pH basique.
4. Détermine le pKa
À la demi-équivalence V_B = 9 mL, lecture graphique : pH = 4,8.
→ pKa(CH₃COOH / CH₃COO⁻) = 4,8
5. Quel indicateur utiliser ?
pH_E = 8,3 est dans la zone de virage de la phénolphtaléine (8,2-10,0). Virage incolore → rose.
6. Dosage conductimétrique
La conductimétrie mesure la conductivité σ de la solution pendant le dosage. Elle donne une courbe constituée de segments de droites qui se coupent au point d'équivalence.
Pente des segments
- Avant l'équivalence : consommation d'un réactif (H₃O⁺ dans dosage acide fort) → forte diminution de σ.
- Après l'équivalence : ajout de HO⁻ en excès → forte augmentation de σ.
Avantage : plus précis que pH-métrie pour les acides très faibles où le saut de pH est peu marqué.
7. Pièges fréquents au BAC
- Confondre équivalence et neutralité : pH_E = 7 uniquement pour acide fort + base forte.
- Oublier les unités : C en mol/L, V en L, σ en S/m ou mS/cm.
- Utiliser le mauvais indicateur : toujours vérifier que la zone de virage contient pH_E.
- Confondre pKa et pH : pKa = propriété du couple acide/base. pH = propriété de la solution.
- Diluer sans corriger : si on dilue avant de doser, la concentration calculée est celle de la solution diluée, pas de la solution initiale.
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