TP n°20 : Suivi d`un titrage acido

TP n°20 : Suivi d’un titrage acido-basique
Document 1 : Destop®, les bons tuyaux
La solution commerciale de la marque Destop®, vendue pour déboucher les canalisations, est une
solution aqueuse concentrée d’hydroxyde de sodium. On peut lire sur le flacon :
- pourcentage en masse d’hydroxyde de sodium : 19 % ;
- densité de la solution par rapport à l’eau : 1,2.
Document 2 : Conductivité, conductance, loi de Kohlrausch
La conductivité
d’une solution traduit sa capacité à conduire le courant électrique. Elle dépend
de la température, de la nature et de la concentration des ions en solution. La loi de Kohlrausch
permet de prédire cette valeur :
= Σ λ i·[Xi]
en siemens par mètre (S.m–1), [Xi] la concentration de l’ion Xi en mol.m–3 et λ i la conductivité
molaire ionique de l’ion Xi en S.m2.mol–1.
En pratique, les conductimètres mesurent souvent la conductance de la solution, grandeur
proportionnelle à la conductivité :
G = k·
avec k une constante dépendant uniquement des caractéristiques de la sonde utilisée.
ion
Na+
H3O+
HClO–
Cl–
HO–
λ (mS.m2.mol–1)
5,01
34,98
6,98
7,63
19,86
TABLEAU 1 – Conductivités molaires de quelques ions à 25°C
On souhaite déterminer expérimentalement la concentration en ion hydroxyde de la solution de
Destop® afin de vérifier si le résultat est en accord avec les indications portées sur l’emballage. Pour
ce faire, les ions hydroxyde présents dans la solution titrée seront dosés de manière directe par une
solution d’acide chlorhydrique.
Dosage de la solution de Destop®
Remarque : la solution de Destop® étant trop concentrée pour être utilisée telle quelle, il convient
de la diluer 100 fois avant de réaliser le dosage. Cette dilution a été réalisée au préalable.
Préparation du dosage
-
Étalonner le pH-mètre.
Introduire dans la burette graduée la solution titrante d’acide chlorhydrique de concentration
CA = 1,00.10–1 mol.L–1.
TS – Sciences physiques – Enseignement spécifique – Chapitre XVII
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-
Prélever un volume VB = 20,0 mL de solution de Destop® diluée et les verser dans un bécher de
300 mL.
Réaliser ensuite le montage de la figure 1.
FIGURE 1 – Schéma d’un montage de dosage avec suivis pH-métrique et conductimétrique
-
Ajouter enfin un peu d’eau distillée dans le bécher de manière à immerger correctement les
sondes du pH-mètre et du conductimètre.
Réalisation du dosage
-
-
Mettre en marche l’agitateur magnétique.
Verser la solution titrante dans le bécher contenant la solution à doser en relevant après chaque
ajout les valeurs du pH et de la conductance G de la solution en fonction du volume VA d’acide
chlorhydrique versé.
Parallèlement au titrage, saisir sur Régressi les valeurs relevées.
Exploitation des résultats du dosage
Analyse du dosage
1. Légender le schéma du montage de la figure 1.
2. Écrire l’équation de la réaction du dosage en considérant que celle-ci est unique.
3. Définir l’équivalence du dosage et établir une relation entre la quantité de matière initiale des
ions hydroxyde et la quantité d’ions oxonium versés à l’équivalence.
TS – Sciences physiques – Enseignement spécifique – Chapitre XVII
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4. En déduire une relation entre la concentration CB en ions hydroxyde de la solution à doser, le
volume VB de cette solution, la concentration CA de la solution d’acide chlorhydrique et le
volume VAE d’acide versé à l’équivalence.
5. L’ajout initial d’eau distillée modifie-t-il le volume VAE d’acide chlorhydrique versé à
l’équivalence ? Pourquoi ?
Détermination du volume équivalent à l’aide de la courbe G = f(VA)
1. Tracer sur Régressi la courbe G = f(VA).
2. Quelle particularité cette courbe présente-t-elle pour l’abscisse VA = VAE ?
En déduire la valeur du volume équivalent VAE.
3. Commenter et justifier l’évolution de la courbe G = f(VA) avant et après l’équivalence.
Détermination du point équivalent à l’aide de la courbe dérivée du pH
1. Tracer sur Régressi la courbe pH = f(VA).
Commenter l’évolution du pH autour du point équivalent.
2. Tracer sur Régressi la courbe dérivée du pH en fonction du volume d’acide chlorhydrique versé.
Quelle particularité présente cette courbe pour l’abscisse VA = VAE ?
3. Retrouver la valeur du volume équivalent VAE utilisant la courbe dérivée du pH.
Détermination du volume équivalent à l’aide d’un indicateur coloré
Il aurait été possible d’effectuer un suivi colorimétrique de ce dosage par utilisation d’un indicateur
coloré judicieusement choisi.
Parmi les indicateurs colorés proposés dans le tableau ci-dessous, choisir celui semblant le plus
approprié pour déterminer la valeur du volume équivalent. Justifier en reportant sur la courbe pH
= f(VA) la zone de virage de l’indicateur coloré retenu.
Indicateur coloré
Forme acide
Forme basique
pKa
Zone de virage
hélianthine
rouge
jaune
3,7
3,2−4,4
BBT
jaune
bleu
7,0
6,0−7,6
phénolphtaléine
incolore
rose
9,4
8,2−10,0
Vérification de l’indication commerciale
1. À partir des résultats du dosage, déterminer la concentration en ions hydroxyde de la solution
diluée de Destop® puis celle de la solution commerciale.
2. À partir des données du fabriquant, déterminer la masse d’un litre de la solution commerciale
de Destop®.
3. En déduire la masse de soude dissout dans 1,0 L de solution commerciale.
4. En déduire la concentration de la solution commerciale.
Donnée : la masse molaire de l’hydroxyde de sodium est M(NaOH) = 40,0 g.mol–1
5. Calculer le pourcentage d’erreur entre la valeur « commerciale » et la valeur déterminée
expérimentalement.
6. Citer quelques causes permettant d’expliquer l’écart entre la valeur « commerciale » et la valeur
déterminée expérimentalement.
TS – Sciences physiques – Enseignement spécifique – Chapitre XVII
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