Préparation et contrôle d'une solution d'hydroxyde de sodium
Au laboratoire de chimie d'un lycée de Niamey, un technicien doit préparer 250,0 mL d'une solution d'hydroxyde de sodium à 0,100 mol/L pour un dosage. Le flacon de soude technique indique une pureté de 97,0 % en masse ; le solide est très déliquescent. La balance disponible affiche une précision de 0,001 g. On donne M(NaOH) = 40,00 g/mol. Après préparation, la solution est contrôlée par dosage avec 0,500 g d'hydrogénophtalate de potassium (KHP), de masse molaire 204,22 g/mol, dissous dans l'eau. L'équivalence est atteinte pour 24,50 mL de la solution de soude. Un élève propose de « corriger » la pureté en ajoutant 3 % d'eau supplémentaire, puisque le produit n'est pur qu'à 97 %.
1. Calculer la masse de soude technique à peser pour préparer la solution visée.
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Quantité de matière visée : n=CV=0,100×0,2500=0,02500 mol. Masse de NaOH pur : m=nM=0,02500×40,00=1,000 g. Avec une pureté de 97,0 %, il faut peser m_tech=1,000/0,970=1,031 g. La balance à 0,001 g permet cette pesée, mais la soude déliquescente doit être pesée rapidement dans un récipient fermé.
2. Calculer la concentration réelle de la solution à partir du dosage et conclure sur sa conformité à ±2 % de 0,100 mol/L.
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Le KHP fournit n_KHP=0,500/204,22=2,448×10⁻³ mol. À l'équivalence, n_NaOH=n_KHP, donc c=2,448×10⁻³/0,02450=0,09993 mol/L. L'écart à 0,100 mol/L est de −0,07 %, très inférieur à ±2 %. La solution est conforme. L'incertitude principale vient de la pesée du KHP et de la lecture du volume à l'équivalence.
3. Critiquer la proposition de l'élève d'ajouter 3 % d'eau pour corriger la pureté.
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Ajouter 3 % d'eau ne corrige pas la pureté : cela dilue la solution et fait baisser la concentration, alors que le problème est la masse de solide à peser. La correction se fait sur la masse à prélever : on divise la masse théorique par la pureté (1,000/0,97). De plus, ajouter de l'eau après avoir ajusté au trait de jauge fausse le volume final. Il faut plutôt peser 1,031 g de produit technique, dissoudre et compléter à 250,0 mL.