A2  : Suivi simultané de l’avancement d’une réaction acido-basique par thermométrie et par pHmétrie

Pour une étude complète des dosages enthalpiques, on pourra se reporter à l’article « Dosages enthalpiques » paru dans le B.U.P N°851 (2) – Cahier enseignement supérieur.

L’étude présentée ci-dessous est simplifiée (calorimètre parfait, pas de prise en compte de l’enthalpie de mélange,….).

1. Etude théorique

Soit la réaction entre deux réactifs A et B conduisant à un produit P :

A_aq + B_aq = P_aq

La réaction a lieu dans un réacteur adiabatique.

Tableau d’avancement :

A	B	P
CAVA	CBVB
CAVA - x	CBVB - x	x

avec

Si on néglige la dilution : VA + VB- » VA

Posons : , Il vient :

soit : ou

Résolvons cette équation du second degré :

Dans un réacteur adiabatique (à pression constante) :

dH = 0 = CSdT + DrH°dx (Cs désignant la capacité thermique du calorimètre et de son contenu)

d'où : CSDT = -DrH´x = -DrH´VA´z

Conclusion :

Courbes représentatives de DT en fonction de la fraction titrante f pour deux valeurs de la constante de réaction.

Valeurs numériques utilisées :

C_A = 0,050 mol/L ; V_A = 0,100 L ; C_S = 465 J/K ; D_rH° = -38 kJ/mol ; K = 40 et K = 1,0´ 10⁵

2. Etude expérimentale

Suivi simultané de l’avancement d’une réaction acido-basique par thermométrie et par pH-métrie

H₃O⁺ + HO^- = 2 H₂O

Montage : une sonde résistive (thermistance) adaptée à un multimètre est utilisée pour mesurer la température du milieu réactionnel (affichage de la température au dixième de degré).

Un pHmètre équipé d’une électrode combinée de faible diamètre est utilisé pour mesurer le pH du milieu réactionnel.

3. Résultats expérimentaux

Réactif titrant : acide chlorhydrique Ca=6,5 mol/L Calorimètre : 50 mL sol hydroxyde de sodium Cb » 1 mol/L + 150 mL d'eau distillée.

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