Réaction d'un acide fort avec une base forte
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• écrire l'équation de la réaction entre un acide fort et une base forte ;
• utiliser un indicateur coloré pour repérer l'équivalence ;
• réaliser le dosage d'un acide fort par une base forte, et inversement.
Prérequis : solutions acide, basique, neutre ; réaction exothermique ; produit ionique de l'eau ; mesure du pH.
Situation de départ
Un déboucheur d'évier contient « environ 20 % » de soude ; un détartrant ménager « en moyenne 5 % » d'acide chlorhydrique.
Dans un laboratoire d'analyse, comment détermine-t-on la concentration exacte de ces solutions ?
I. La réaction d'un acide fort avec une base forte
1. Mélanger un acide fort et une base forte
On mélange 200 mL d'acide chlorhydrique et 200 mL de soude, tous deux à 10-2 mol.L-1.
Observations
- La température du mélange augmente de quelques degrés : la réaction est exothermique.
- Le pH final est voisin de 7.
- En évaporant un peu du mélange dans un creuset, on obtient des cristaux de chlorure de sodium NaCl (on peut reconnaître Na+ par le test à la flamme et Cl- par le nitrate d'argent).
2. Interprétation
Au départ, [H3O+] = 10-2 dans l'acide et [OH-] = 10-2 dans la soude. Une simple dilution (volume doublé) donnerait 5.10-3 mol.L-1 ; or à pH 7, on trouve [H3O+] = [OH-] = 10-7 mol.L-1. Les ions H3O+ et OH- ont donc réagi :
Na+ et Cl- sont des ions spectateurs. L'équation simplifiée est :
Cette réaction acide-base est appelée neutralisation de l'acide par la base.
II. L'équivalence acido-basique
1. Suivi du pH au cours de la réaction
Dans un bécher, on place Va = 10 mL d'acide chlorhydrique 10-2 M et 2 à 3 gouttes de bleu de bromothymol (BBT) : la solution est jaune. Avec une burette, on ajoute la soude 10-2 M mL par mL, en agitant, et on mesure le pH.
Observations
- Pour Vb < 9 mL environ : la solution reste jaune, le pH augmente lentement (pH < 7).
- Pour Vb = 10 mL : pH = 7.
- Entre 9 et 11 mL : le pH saute brusquement de 3,3 à 10,7 environ et la couleur vire du jaune au bleu.
- Au-delà de 11 mL : le pH varie peu, la solution reste bleue.
2. L'équivalence acido-basique
Quand Vb = 10 mL, le pH vaut 7 : tous les ions H3O+ apportés par l'acide ont réagi avec les ions OH- apportés par la base. On a atteint le point d'équivalence.
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