Aurélie 01/02

acide base ; oxydo-réduction

dosage d'un déboucheur

titrage de l'acide oxalique

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On souhaite titrer par conductimétrie les ions hydroxyde HO-(aq) contenus dans un déboucheur liquide du type Destop. Pour cela, on verse 2,00 mL de déboucheurs, mesurés avec une pipette de précision, dans 500 mL d'eau. On prélève 100 mL de cette solution et on les verse dans un bécher. On ajoute enfin quelques gouttes de bleu de bromothymol (BBT).

La solution dans la burette est une solution d 'acide chlorhydrique, de concentration molaire 0,1 mol.L-1. Au cours du titrage conductimétrique, on mesure les valeurs de la tension aux bornes des électrodes et l'intensité du courant qui circule entre celles-ci. On note également la couleur de la solution dans le bécher (tableau ci-dessous).
Volume mL
Tension V
Intensité mA
Couleur
0
6,5
92,5
bleu
1
6,46
91,5
bleu
2
6,47
89
bleu
3
6,45
85,5
bleu
4
6,45
82,7
bleu
5
6,45
79,3
bleu
6
6,45
76,3
bleu
8
6,48
71,7
bleu
10
6,53
65,7
bleu
12
6,55
59,7
bleu
14
6,55
54,5
bleu
16
6,55
49,3
bleu
18
6,55
44,2
bleu
20
6,56
41,4
bleu
21,5
6,54
40,5
bleu
22
6,5
40,6
bleu
22,5
6,52
41,1
bleu
23
6,52
42,1
bleu
23,5
6,48
43
bleu
24
6,48
44
bleu
24,5
6,5
44,7
vert
25
6,49
45,1
jaune
27
6,49
51,3
jaune
33
6,47
91,2
jaune
34
6,47
98
jaune
35
6,45
103
jaune

  1. Ecrire l'équation de la réaction de dosage. De quel type de réaction s'agit-il ?
  2. Calculer les valeurs de la conductance G de la portion de solution entre les électrodes au cours du dosage. Tracer ensuite le graphe représentant G en fonction du volume d'acide versé.
  3. Expliquer l'allure générale du graphe.
  4. Justifiez les couleurs observées.
  5. Construire les tableaux descriptifs de la transformation pour un volume d'acide versé V inférieur au volume équivalent, puis pour un volume d'acide versé V supérieur au volume équivalent.
  6. Comment repère-t-on l'équivalence sur le graphe tracé ?
  7. Déterminer le volume équivalent. En déduire la concentration en ion HO-(aq) de la solution de déboucheur.
  8. Selon les indications du fabriquant, la quantité de matière initialement présente dans la prise d'essai est de 24,0.10-4 mol. Calculer l'écart relatif entre le résultat expérimental et le résultat théorique. Justifier le nombre de chiffres significatif utilisés.

 

corrigé

réaction acide base :

H3O+ + HO- --> 2 H2O

la conductance G (S) est calculeé en divisant l'intensité en ampère(1 mA = 10-3A) par la tension en volt .

G(S)
0,014
0,0141
0,0137
0,0132
0,0128
0,0123
0,0118
0,0110
0,011
0,0091
0,0083
V(mL)
0
1
2
3
4
5
6
8
10
12
14

G(S)
0,0075
0,0067
0,0063
0,00616
0,006
0,0062
0,0063
0,0065
0,0066
0,0068
0,0069
V(mL)
16
18
20
21
21,5
22
22,5
23
23,5
24
24,5

G(S)
0,00695
0,0079
0,0141
0,0151
0,016
V(mL)
25
27
33
34
35

avant l'équivalence, les ions oxonium ajoutés réagissent avec les ions hydroxyde pour donner des molécules d'eau.

La concentration des ions HO- diminue, la conductivité et la conductance de la solution vont donc diminuer.

la solution est basique, pH supérieur à 7 ; le BBT, indicateur coloré, est bleu.

après l'équivalence, on ajoute des ions oxonium ( dont la conductivité ionique molaire est grande) à la solution : la conductivité et la conductance de la solution vont rapidement augmenter.

la solution est acide, pH inférieur à 7 ; le BBT, indicateur coloré, est jaune.

L'équivalence est repèrée par l'intersection des deux droites : Véq voisin 24,5 mL d'acide.

pH= 7 à l'équivalenceet le BBT est vert.

Qté de matière déboucheur (mol) = volume (L) fois concentration (mol/L)

Qté matière acide (mol) = volume ajouté (L) * 0,1


acide ajouté
déboucheur
initial
0
0,1 C
avant équivalence
0,1 V
0,1C-0,1V
équivalence
0,1 Véq = 0,1*0,0245 = 2,45 10-3 mol
0,1C-0,1Véq = 0
après équivalence
0,1(V-0,0245) mol en solution
0
à l'équivalence les quantités de matière d'acide et de déboucheur sont dans les proportions stoéchiomètriques

0,1C = 0,1 Véq = 2,45 10-3 mol

d'où C = 2,45 10-2 mol /L

or le déboucheur a subit une dilution ( 2 mL dans 500 mL d'eau). Le facteur de dilution est de 250 et la concentration du déboucheur du commerce est : 2,45 10-2 *250 = 6,12 mol/L.

Qté de matière de déboucheur dans la prise d'essai :

détermination expérimentale : 2,45 10-3 mol

indication constructeur : 2,4 10-3 mol

écart absolu : 5 10-5 mol

écart relatif : 5 10-5 / 2,4 10-3 = 2,08 10-2 soit 2%.

dans les résultats deux chiffres après la virgule sont bien suffisants.

 En solution aqueuse, l'acide oxalique est le détecteur du couple CO2,H2O(aq) / C2O4H2 (aq). Lors du dosage d'un volume V2=25,0 mL d'une solution aqueuse de cet acide, l'équivalence est atteinte après addition d'un volume Véq = 10,0 mL d'une solution aqueuse acidifiée de permanganate de potassium, de concentration molaire c1=0,1 mol.L-1.

  1. Décrire le protocole expérimental permettant de réaliser ce dosage.
  2. Ecrire l'équation de la réaction chimique du dosage.
  3. Comment repère-t-on le volume équivalent ?
  4. Etablir le tableau donnant l'évolution du système à l'équivalence. En déduire la quantité de matière d'acide n2 dans la prise d'essai.
  5. Quelle est la concentration molaire de cette solution acide ?
  6. Cette solution a été obtenue en versant,dans une fiole jaugée de volume V3=100mL, une masse m3 de l'acide, puis de l'eau jusqu'au trait de jauge. Déterminer la masse m3.
corrigé

2 fois{ MnO4- + 8 H+ + 5e- donne Mn2+ + 4H2O } réduction

5 fois{ H2C2O4 donne 2 CO2 + 2 H+ + 2e- } réduction

2 MnO4- + 5 H2C2O4 + 6 H+ donne 2 Mn2+ +10 CO2 + 8 H2O

l'ion permanganate de couleur violette joue un double rôle :

celui de réactif et celui d'indicateur de fin ce réaction.

dans le bécher la solution est incolore avant l'équivalence ( excès acide oxalique) puis violette après l'équivalence ( excès d'ion permanganate).
ion permanganate ajouté
acide oxalique
initial
0
0,025 C
avant équivalence
0,1 V
0,025C-0,1V*2,5
équivalence
0,1 Véq = 0,1*0,01 = 10-3 mol
0,025C-0,25Véq = 0
à l'équivalence : 0,025C = 0,25Véq = 0,25*0,01 = 2,5 10-3 mol

C = 0,1 mol/L.

Qté de matière dans 0,1L : 0,01 mol

masse molaire acide oxalique H2C2O4 : 2+12*2+16*4 = 90 g/mol

m3 = 90*0,01 = 0,9 g.

à suivre ...
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à bientôt ...