TP Chimie. N° 08

Titrage

conductimétrique.

Enoncé.

 

   

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Correction

 Objectifs :

Connaître le principe du dosage.

Déterminer la concentration d’une solution d’acide chlorhydrique.

Déterminer la concentration molaire

Puis le pourcentage massique en hydroxyde de sodium d’un produit pour déboucher les canalisations.

 

I - Principe du titrage.
II - Titrage d'une solution d'acide chlorhydrique par conductimétrie.
1)- Montage.
2)- La réaction de dosage.
3)- Le titrage.
4)- Exploitation.
III - Titrage d'un produit ménager.

1)- Mode opératoire.

2)- Exploitation.

I- Principe du titrage.

-    Le but du titrage ou d’un dosage est de déterminer la concentration molaire d’une espèce chimique M présente dans un volume donné et précis d’une solution.

-    L’outil de détermination de cette quantité de matière est la réaction chimique :

-    C’est la réaction de dosage.

-    Cette réaction doit être rapide, totale, spécifique et unique.

-    De plus cette transformation doit présenter une caractéristique physique variant au cours du dosage et facilement mesurable, ceci afin de suivre l’évolution du système.

II- Titrage de la solution d’acide chlorhydrique par conductimétrie.

-    La solution aqueuse SA d’acide chlorhydrique utilisée est de concentration CA inconnue.

-    Le but est de la titrer à l’aide d’une solution aqueuse SB d’hydroxyde de sodium.

-    Des volumes de solution aqueuse SB d’hydroxyde de sodium (base) sont ajoutés progressivement dans un volume donné VA de solution aqueuse SA d’acide chlorhydrique.

-    On effectue après chaque ajout une mesure de conductance.

1)- Le montage :

ManipulationRemplir une burette graduée (25 mL) avec une solution aqueuse SB d’hydroxyde de sodium de concentration molaire

  CB = 5,00 x 10 – 2 mol / L, en prenant le soin de respecter le protocole décrit par le professeur (rinçage, bulle d’air, niveau,…)

-    Avec une pipette jaugée, munie de sa propipette, prélever un volume VA = 20,0 mL de solution aqueuse SA d’acide chlorhydrique à titrer.

-    Les verser dans un bécher de 100 mL.

-    Plonger la cellule conductimétrique et ajouter de l’eau distillée afin d’immerger les électrodes.

-    Ajouter 3 gouttes de B.B.T.

-    Réaliser le montage électrique permettant de mesurer la conductance G de la solution.

-    Placer le bécher sur l’agitateur magnétique et la burette au-dessus du bécher, de façon à ce que la solution qu’elle contient puisse s’écouler dans le bécher sans obstacle.

-    Noter la couleur de la solution après chaque ajout.

-    Faire un schéma légendé du montage en indiquant les volumes et les concentrations connus.

-    Régler la fréquence du générateur sur 500 Hz, sélectionner le signal sinusoïdal et régler la valeur de la tension U = 1,00 V,

-    Mesurer la valeur de l’intensité I du courant dans le circuit.

RédactionEn déduire la valeur de la conductance G0 de la solution SA d’acide chlorhydrique avant addition de la solution SB d’hydroxyde de sodium.

RédactionFaire un schéma du montage.

2)- La réaction de dosage.

ManipulationAjouter un volume V1 = 1,0 mL de solution SB d’hydroxyde de sodium dans le bécher. Mesurer U et I.

RédactionDéterminer la valeur de la conductance G1.

RédactionNoter la couleur de la solution.

RédactionQuels sont les ions présents dans le bécher avant addition de la solution d’hydroxyde de sodium (soude) ?

RédactionQuels sont les ions présents dans le bécher après addition de soude ? Y a-t-il eu une transformation chimique ?

RédactionSi oui, quelle est l’équation bilan associée ? De quel type de réaction s’agit-il ?

RédactionComment interpréter le fait que la conductance G1 soit plus faible que la conductance G0 ?

3)- Le titrage :

ManipulationAjouter successivement des volumes de solution de soude égaux à 1,0 mL jusqu’à ce que le volume total ajouté soit V = 17 mL.

-    Après chaque ajout de solution de soude, déterminer la valeur de la conductance G de la solution, noter sa couleur et indiquer le réactif limitant.

RédactionReporter les résultats dans un tableau en notant V (OH ) le volume total de soude versée.

4)- Exploitation :

RédactionTracer sur une feuille de papier millimétré le graphe des variations de G en fonction de V (OH ).

RédactionDécrire la courbe obtenue. Le graphe fait apparaître un point singulier, dont l’abscisse est notée Veq. Quelle est la valeur de Veq ?

RédactionPour quel volume approximatif de soude versée y a-t-il eu changement de couleur de la solution ?

 

ʘ L’équivalence :

 L’équivalence dans un titrage correspond au changement de réactif limitant.

 A l’équivalence, il n’y pas de réactif limitant : tous les réactifs ont réagi.

ʘ  A l’équivalence, les réactifs ont été mélangés dans les proportions stœchiométriques définies par les coefficients de la réaction.

RédactionCalculer la quantité de matière neq (OH ) des ions hydroxyde versé à l’équivalence.

RédactionSachant qu’à l’équivalence, tous les ions hydroxyde OH (aq) introduits dans le bécher ont réagi avec tous les ions oxonium H3O + (aq), initialement présents dans le bécher,

-    déterminer la quantité de matière ni (H3O +)  des ions oxonium initialement présents dans le bécher.

RédactionEn déduire la valeur de la concentration CA de la solution aqueuse SA d’acide chlorhydrique utilisée.

RédactionFaire un tableau d’avancement pour VB = 5,0 mL, VB = Veq  et VB = 25  mL.

III- Titrage d’un produit ménager.

-    L’objectif de ce titrage est de vérifier les indications portées sur l’emballage du produit ménager.

1)- Mode opératoire.

a)- Préparation :

· Relever les indications portées sur la bouteille et lire les consignes de sécurité. Le fabricant donne le pourcentage massique, le noter sur la feuille.

 

· La solution commerciale S est trop concentrée, il faut la diluer 50 fois. On dispose d’une solution S1 obtenue après avoir dilué 10 fois la solution commerciale S. Il faut effectuer une autre dilution sur la solution S1.

 

· Indiquer le mode opératoire de la dilution à faire pour préparer un volume V = 250 mL de la solution finale S2.

b)- Dosage :

-    On remplit une burette graduée (25 mL) avec une solution aqueuse SA d’acide chlorhydrique de concentration molaire CA = 1,00 x 10 – 1 mol / L. 

-    Avec une pipette munie de sa propipette, on prélève un volume V2 = 10,0 mL de solution S2.

-    On les verse dans un bécher propre, puis on plonge la cellule conductimétrique.

-    On ajoute de l’eau distillée afin d’immerger les électrodes, 3 gouttes de B.B.T  et un barreau aimanté.

-    On réalise le montage électrique permettant de mesurer la conductance G de la solution.

-    On ajoute successivement des volumes de solution SA d’acide chlorhydrique égaux à 1,0 mL jusqu’à ce que le volume total ajouté soit V = 25 mL.

-    Après chaque ajout, on détermine la valeur de la conductance G de la solution.

-    On donne le tableau de valeurs :

VA (mL)

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,0

11,0

G  (mS)

5,12

4,90

4,62

4,40

4,14

3,98

3,79

3,54

3,36

3,20

2,98

2,78

Couleur

B

B

B

B

B

B

B

B

B

B

B

B

VA (mL)

12,0

13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

19,0

20,0

21,0

22,0

25,0

G  (mS)

2,57

2,53

3,08

3,78

4,38

4,92

5,48

5,95

6,57

6,85

7,41

8,48

Couleur

B

B

J

J

J

J

J

J

J

J

J

J

2)- Exploitation :

RédactionFaire le schéma du montage réalisé

RédactionÉcrire l’équation bilan de la réaction de titrage.

RédactionTracer sur une feuille de papier millimétré le graphe des variations de G = f {V (H3O +)}.

RédactionDéterminer sur le graphique le point d’équivalence et donner ses coordonnées.

RédactionÉtablir l’expression littérale de la concentration C2 de la solution S2. Puis celle C de la solution commerciale S. Calculer la valeur de C.

RédactionLe produit commercial a une densité d = 1,23. Rappeler la définition de la densité d d’un liquide.

-    Comment faire pour déterminer facilement la valeur de la densité d d’une solution au laboratoire ?

RédactionExprimer, puis calculer le pourcentage massique P en hydroxyde de sodium de la solution du produit commercial.

-    Comparer avec la valeur relevée sur la bouteille et conclure.

RédactionFaire un tableau d’avancement pour VA = 5,0 mL, VA = Veq  et VA = 20  mL