Un acide du quotidien : l'acide méthanoïque contre les acariens

L'exercice 2 du sujet 1 d'Asie 2021 est l'un des trois exercices de 5 points proposés au choix, prévu pour environ 53 minutes. Il porte sur une solution commerciale d'acide méthanoïque utilisée comme traitement anti-acarien. Le fil conducteur est simple : identifier l'acide, puis vérifier par un titrage pH-métrique la concentration annoncée par le fabricant. C'est un exercice très proche du cours, où la rigueur de rédaction fait la différence.

Première partie : l'acide méthanoïque et sa base conjuguée

Questions 1 et 2 : définitions et formules

Selon Brönsted, un acide est une espèce capable de céder un ion H⁺. On attend des noms d'acides usuels, comme l'acide chlorhydrique ou l'acide éthanoïque, pas des formules. La base conjuguée s'obtient en retirant l'hydrogène du groupe carboxyle : l'ion méthanoate HCOO⁻. Oublier la charge négative coûte le point.

Question 3 : le diagramme de prédominance

Avec un pK_A de 3,8, l'acide prédomine pour un pH inférieur à 3,8 et l'ion méthanoate au-delà. La justification attendue passe par la relation pH = pK_A + log([HCOO⁻]/[HCOOH]) et le signe du logarithme.

Question 4 : choisir le bon spectre infrarouge

La molécule possède une liaison C=O et une liaison O–H d'acide carboxylique. Seul le spectre A présente à la fois la bande très large entre 2600 et 3200 cm⁻¹ et la bande fine et intense vers 1700 cm⁻¹. Le spectre B n'a pas de bande O–H, le spectre C a une bande O–H d'alcool mais pas de C=O. Éliminer explicitement les deux autres spectres rapporte les points de justification.

Deuxième partie : le titrage pH-métrique

Questions 5 et 6 : dispositif et réaction support

Le schéma doit légender la burette contenant la soude, le bécher contenant la solution diluée, l'agitateur magnétique et le pH-mètre avec sa sonde. L'équation du titrage, HCOOH + HO⁻ → HCOO⁻ + H₂O, s'écrit avec une flèche simple et sans l'ion sodium, spectateur.

Question 7 : exploiter l'équivalence

Le maximum de la courbe dérivée donne un volume équivalent de 15,0 mL. La relation C₀·V_a = C_b·V_éq conduit à C₀ = 1,50 × 10⁻² mol/L, la valeur à démontrer.

Questions 8 et 9 : incertitude et comparaison au fabricant

La solution commerciale ayant été diluée mille fois, C = 15,0 mol/L. L'incertitude-type se calcule par la somme quadratique des incertitudes relatives : 0,54 mol/L, arrondie par excès à 0,6 mol/L. Le fabricant annonce 65,0 g d'acide pour 100 mL, soit environ 14,1 mol/L. L'écart normalisé vaut environ 1,4, inférieur à 2 : la mesure est compatible avec l'étiquette.

Les pièges fréquents

Trois erreurs reviennent souvent : laisser 100 mL au lieu de 0,100 L dans le calcul de la concentration du fabricant, oublier la racine carrée dans le calcul d'incertitude, et conclure sans citer le critère de comparaison. Le sujet comporte aussi une coquille, C_a écrit à la place de C_b, qu'il ne faut pas laisser troubler la lecture.

Conseils

Cet exercice est un excellent entraînement pour la méthode du titrage : repérer l'équivalence, écrire la relation stœchiométrique, isoler la concentration, puis présenter un résultat avec son incertitude au bon nombre de chiffres. Rédigez chaque étape, même lorsque le résultat est donné dans l'énoncé.