Exercice 2 · Bac Physique-Chimie Métropole 2 remplacement 2024

Le varroa est un acarien qui s'attaque aux colonies d'abeilles. L'apiculteur freine la croissance de la population de varroas grâce à un traitement à base d'acide oxalique, laissé goutte à goutte dans la ruche. L'objectif de cet exercice est de vérifier qu'une solution d'acide oxalique préparée pour traiter une ruche est conforme aux recommandations d'utilisation.

Données

Formule brute de l'acide oxalique: $C_2H_2O_4$

Masse molaire de l'acide oxalique dihydraté ($C_2H_2O_4$, $2H_2O$): $M = 126$ g·mol⁻¹

p$K_A$ des couples acide-base associés à l'acide oxalique, à 25°C:

$C_2H_2O_4(aq)/C_2HO_4^-(aq)$: p$K_{A1} = 1{,}3$

$C_2HO_4^-(aq)/C_2O_4^{2-}(aq)$: p$K_{A2} = 4{,}3$

Recommandations de l'apiculteur:

[CONTEXTO:none] Masse d'acide oxalique dihydraté pour 1 L de solution sucrée · 30 g · 35 g · 45 g · 60 g

Efficacité contre le varroa · Médiocre · Bonne · Bonne · Excellente

Tolérance des abeilles · Bien tolérée · Correctement tolérée · Mal tolérée · Très mal tolérée

D'après le centre suisse des recherches apicoles 2001

À partir d'une solution S commerciale sucrée d'acide oxalique, on prépare une solution $S_1$ en diluant 10 fois la solution S.

On dose par titrage avec suivi pH-métrique un volume $V = 20{,}0$ mL de solution diluée $S_1$ par une solution aqueuse titrante d'hydroxyde de sodium de concentration $c = 1{,}0\times 10^{-1}$ mol·L⁻¹. La figure 1 ci-dessous présente l'évolution du pH du milieu réactionnel en fonction du volume versé de solution titrante.

Q1.

Proposer une formule développée de la molécule d'acide oxalique sachant qu'elle comporte deux fonctions acide carboxylique.

Q2.

Rédiger un protocole expérimental permettant de préparer un volume de 100,0 mL de solution $S_1$ à partir de la solution S en justifiant la verrerie choisie.

Q3.

Schématiser et légender le montage du dosage par titrage avec suivi pH-métrique de la solution diluée $S_1$ par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium.

À l'aide d'un programme informatique, il est possible de tracer l'évolution des quantités de matière des différentes formes de l'acide oxalique au cours du titrage. La figure 2 ci-dessous en propose une représentation.

Q4.

À l'aide d'un diagramme de prédominance, déterminer, en justifiant, la forme acide-base associée à l'acide oxalique qui est présente en plus grande quantité dans la solution diluée $S_1$ avant l'ajout de la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium.

Q5.

Attribuer, en justifiant, chaque courbe n1, n2 et n3 à la forme acido-basique correspondante de l'acide oxalique.

Q6.

En utilisant les figures 1 et 2, expliquer comment on peut retrouver la valeur du p$K_{A2}$.

La transformation chimique mise en jeu lors du titrage est modélisée par la réaction d'équation:

$C_2H_2O_4(aq) + 2OH^-(aq) \rightarrow C_2O_4^{2-}(aq) + 2H_2O(\ell)$

Q7.

Exploiter les résultats du titrage pour déterminer la valeur de la concentration en masse en acide oxalique dihydraté de la solution commerciale S. Commenter en vous appuyant sur les recommandations d'utilisation de l'acide oxalique pour un traitement des ruches par goutte à goutte.

g·L⁻¹