TP Chimie. N° 08 a

Titrage conductimétrique (Excel).

Enoncé.

   

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Correction :
Fichier Excel :

Fichier à exploiter

Sélectionner le tableau de valeurs ci-dessous,

puis le copier dans une feuille Word

Sélectionner les 2 colonnes des valeurs (Vb et , Gexp)

puis les copier dans les colonnes respectives de la feuille Excel.
Fichier 01 (Fichier exploité)

Fichier 02 (Fichier exploité)

 

I - Introduction.
II- Données expérimentales.
III - Exploitation des résultats.

1)- Bilan chimique.

2)- Exploitation graphique.

3)- Tableau d'avancement.

4)- Conductivité et conductance.

5)- Graphique théorique en fonction de la mesure.

I- Introduction

 

-    Le but de ce T.P est d’analyser les résultats du T.P précèdent lors d’un dosage par conductimétrie.

-    Les résultats expérimentaux peuvent être corrélés à partir du modèle théorique simple présenté en cours, valide uniquement pour de faibles concentrations molaires en solution aqueuse.

II- Données expérimentales

-    Une solution d’acide chlorhydrique ( H3O+ aq + Cl aq) de volume initial Va = 10 mL est titrée

-    par une solution basique d’hydroxyde de sodium (HO aq + Na+ aq) de concentration Cb= 4,0 x 10–2 mol/L et de volume versé Vb

 Les résultats expérimentaux de la conductance à 25 ° sont présentés ci-dessous

Tableau 1 : Tableau de mesure lors du dosage d’un acide par une base, l’observable étant la conductance

Date

 

Binôme

 

 

 

Hydroxyde de sodium

 

Cellule conductimétrique

 

Cb  

4,00E–02

mol / L

S

2,0

cm2

Vb

Voir Colonne Vb (mL)

mL

l

1,0

cm

Acide chlorhydrique à titrer

 

 

 

 

Ca

Inconnu à déterminer

mol / L

 

 

 

Va

10,0

mL

 

Données supplémentaires

 

V0

                       75

mL

 

 

 

Vb (éq)

à déterminer

mL

 

 

 

Vb (mL)

G(mS)

 

 

 

 

0,0

6,63

 

 

 

 

1,0

6,13

 

 

 

 

2,0

5,64

 

 

 

 

3,0

5,16

 

 

 

 

4,0

4,64

 

 

 

 

5,0

4,17

 

 

 

 

6,0

3,65

 

 

 

 

7,0

3,17

 

 

 

 

8,0

2,68

 

 

 

 

8,5

2,42

 

 

 

 

9,0

2,19

 

 

 

 

9,5

1,89

 

 

 

 

10,0

2,01

 

 

 

 

10,5

2,19

 

 

 

 

11,0

2,35

 

 

 

 

11,5

2,56

 

 

 

 

12,0

2,72

 

 

 

 

13,0

3,08

 

 

 

 

14,0

3,39

 

 

 

 

15,0

3,69

 

 

 

 

16,0

4,07

 

 

 

 

17,0

4,38

 

 

 

 

18,0

4,69

 

 

 

 

19,0

5,00

 

 

 

 

20,0

5,31

 

 

 

 

III- Exploitation des résultats.

-    L’exploitation des résultats se fait avec Excel

1)- Bilan chimique.

-    Faire un bilan des espèces chimiques du milieu réactionnel avant l’ajout

-    de la solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (soude) sur l’acide chlorhydrique

-    (un volume V a = 10 mL d’acide mélangé à  V 0 = 75 mL d’eau, afin de pouvoir immergé la cellule conductimétrique).

-    Faire un bilan des espèces chimiques du milieu réactionnel après l’ajout de la solution aqueuse d’hydroxyde de sodium

-    (Un bilan plus approfondi se fera à la section III)3) )

-    Les ions  Na+ aq et Cl aq étant des ions spectateurs, écrire de la réaction chimique (supposée totale et rapide).

-    Exprimez la quantité de matière initiale d’ions oxonium en solution aqueuse en fonction de Ca et Va.

-    Montrez qu’il existe un volume dit ‘’équivalent’’ V b, eq de soude ajouté où les ions oxonium

-    et les ions hydroxyde disparaissent simultanément (proportions stœchiométriques),

-    puis distinguer le réactif limitant pour un volume Vb versé de soude inférieur ou supérieur au volume équivalent V b, eq.

-    Retrouver la formule de l’équivalence reliant concentrations et volumes (voir TP précèdent)

2)- Exploitation graphique

-    Ouvrir Excel

-    Copier le tableau de mesures précédent tel qu’il est imprimé.

-    Représenter :  Gexp = f (Vb)

-    Noter la valeur en mL du volume équivalent noté V b, eq.

-    Reportez la valeur Vb, eq dans le tableau Excel

-    En utilisant la formule de l’équivalence Ca . Va. = Cb  . V b, eq, en déduire la valeur de Ca,

-    Reportez la valeur Ca dans le tableau Excel.

3)- Tableau d’avancement

a)-  Réactif limitant

-    Quel est le réactif limitant avant l’équivalence, à l’équivalence et après l’équivalence ?

-    Faire un tableau d’avancement qui résume les trois situations précédentes.

b)- Concentrations des espèces en solution

-    Le volume d’eau rajouté à la solution d’acide est de V0 = 75 mL, avant tout ajout de soude.

-    Prouver à l’aide du tableau d’avancement que la concentration des espèces en solution s’écrit (en mol/L) comme suit :

Avant l’équivalence en mol / L

à l’équivalence en mol / L

Après l’équivalence en mol / L

-    En utilisant les formules précédentes, construire avec Excel le tableau 2 suivant

-    (seules les premières valeurs sont données, mais il faut copier les formules jusqu'à Vb = 20 mL)

Remarques :

-    Une formule sous Excel s’écrit « =Cellule*Cellule +…. » et les formules peuvent se copier par glissement du curseur.

-    Les cellules de la formule glissent alors en même temps que la souris/curseur.

-    Dans ce cas vous aurez besoin de fixer certaines cellules (ex : Ca,Va,Cb,Vb, eq,V0) pour qu’elles ne glissent pas lors du copiage avec la souris .

-    Il suffit pour cela d’écrire la cellule C11 avec deux $, par ex :  ‘$C$11’, et la cellule reste fixe.

Attention la variable (de glissement pour la souris) reste Vb

Tableau 2 : concentrations des différentes espèces en solutions en fonction de Vb

Vb

Gexp

[H3O+]

[Cl]

[Na+]

[HO]

Gtheorie

mL

mS

mol/L

mol/L

mol/L

mol/L

mS

0,0

6,63

4,47E-03

4,47E-03

0,00E+00

0,00E+00

 

1,0

6,13

3,95E-03

4,42E-03

4,65E-04

0,00E+00

 

2,0

5,64

3,45E-03

4,37E-03

9,20E-04

0,00E+00

 

3,0

5,16

2,95E-03

4,32E-03

1,36E-03

0,00E+00

 

-    Etc….

4)- Conductivité et conductance.

-    Ajouter à droite données sur Excel le tableau suivant des conductivités molaires ioniques des différents ions en solutions

Tableau 3 : conductivités molaires des différents ions en solutions

λ  (H3O+)

3,50E-02

S.m2.mol – 1

λ  (Cl)

7,63E-03

S.m2.mol – 1

λ (Na+)

5,01E-03

S.m2.mol – 1

λ (HO)

1,99E-02

S.m2.mol – 1

-    En utilisant la formule du cours de la conductance valide pour les concentrations faibles (C <  1,0 x 10 – 2  mol/L),

-    rajouter une colonne supplémentaire pour calculer la conductance théorique Gtheo (voir tableau 2).

-   

5)- Graphique Théorique en fonction de la mesure.

-    Tracer le graphe Gtheo = f (Vb) sur le graphe de Gexp = f (Vb)

-    Pourquoi les graphes ne se superposent-ils pas ? Est-ce que le modèle théorique du cours est valide ?

-    Jouer sur la valeur de la surface de l’électrode pour que les deux graphes se superposent à l’erreur expérimentale près (ordre de quelques %)

-    Comment interpréter le fait que la valeur effective de la surface de l’électrode doit être plus importante pour que la théorie soit corrélée à la mesure à quelques % prés ?