16.6: Calculs de titrage : acide fort - base forte

Calcul du pH pour les solutions de titrage : acide fort/base forte

Un titrage de 25,00 ml de HCl 0,100 M (acide fort) avec une base forte NaOH de 0,100 M est effectué. Le pH aux différents volumes de solution de base ajoutée peut être calculé comme suit :

(A) Volume du titrant = 0 ml. Le pH de la solution est dû à l'ionisation de l’acide de HCl. Comme il s'agit d'un acide fort, l'ionisation est totale et la molarité de l'ion hydronium est de 0,100 M. le pH de la solution est alors :

(b) Volume du titrant = 12,50 mL. Comme l'échantillon d'acide et la base titrante sont monoprotiques et de concentrations égales, cette addition de titrant implique une quantité de base inférieure à une quantité stœchiométrique et il est donc complètement consommé par réaction avec l'excès d'acide dans l'échantillon. La concentration d'acide restant est calculée en soustrayant la quantité consommée de la quantité initiale, puis en divisant par le volume de solution :

(c) Volume du titrant = 25,00 mL. Cette addition de titrant implique une quantité stœchiométrique de base (le point d'équivalence), et donc seuls les produits de la réaction de neutralisation sont en solution (eau et NaCl). Ni le cation ni l'anion de ce sel ne subissent une ionisation acide-base ; le seul processus générant des ions hydronium est l'autoprolyse de l'eau. La solution est neutre, ayant un pH = 7,00.

(d) Volume du titrant = 37,50 mL. Cela implique l'ajout de titrant au-delà du point d'équivalence. Le pH de la solution est ensuite calculé à l'aide de la concentration d'ion hydroxyde :

Ce texte est adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 14.7 : Titrages acido-basiques.

Lorsqu'un acide fort est titré avec une base forte ou réciproquement le pH tout au long du titrage peut être calculé en déterminant la concentration des ions hydronium ou hydroxyde restants. Par exemple, 50 millilitres d'acide chlorhydrique de 0, 10 molaire se dissocie en ions hydronium et chlorure de 0, 10 molaire avec un pH initial de un. Si 25 millilitres d'hydroxyde de sodium de 0, 10 molaire sont ajoutés, la nouvelle concentration d'ions hydronium peut être calculée en soustrayant les moles totales d'ions hydroxyde à partir des moles totales d'ions hydronium et en les divisant par le volume total 75 millilitres ou 0, 075 litres.

50 millilitres d'acide chlorhydrique de 0, 10 molaire contiennent 0, 0050 mole d'hydronium, tandis que 25 millilitres de 0, 10 molaire l'hydroxyde de sodium contient 0, 0025 mole d'ions hydroxyde. En substituant ces valeurs dans l'équation, la concentration en ions hydronium est égale à 0, 033 molaire. Par conséquent, le pH de la solution est passé à 1, 48.

Si l'ajout d'hydroxyde de sodium se poursuit jusqu'à 50 millilitres, tous les ions hydronium de l'acide chlorhydrique se neutralisent, et le point d'équivalence est atteint lorsque le pH monte à sept. Au-dessus du point d'équivalence, le pH de la solution est déterminé par les ions hydroxyde, car l'acide chlorhydrique a été complètement neutralisé. Si 70 millilitres de solution d'hydroxyde de sodium contenant 0, 0070 mole d'ions hydroxyde est ajoutée à la solution, la concentration finale d'ions hydroxyde peut être déterminée en soustrayant les moles initiales d'ions hydronium à partir du total des moles d'ions hydroxyde et en le divisant par le volume total de la solution.

La concentration finale en ions hydroxyde étant de 0, 017 molaire, le pOH et le pH de la solution sont respectivement égaux à 1, 78 et 12, 22,