Transcript Sujet - Fabrice CAPBERT

Lycée Joliot Curie à 7
CHIMIE
Différentes techniques en chimie
dosage et suivi cinétique par spectrophotométrie
Classe de Terminale
Date
13/05/2014
Première partie : un classique
Dosage/titrage d’une solution S0 d’acide chlorhydrique par une solution d’hydroxyde de sodium de
concentration Cb=1,00.10-2 mol/L
Ecrire l’équation de la réaction :
Quelle est la relation entre les concentrations des 2 réactifs
(Produit ionique de l’eau Ke) ?
Compléter le schéma ci-contre avec les 2 solutions pour effectuer le dosage.
La solution dosée est 10 fois trop concentrée, c’est-à-dire la solution
………………………………………………………………………
On veut préparer Vs= 100,0 mL de la solution à titrée.
Quel matériel faut-il utiliser pour réaliser cette dilution en justifiant par
un calcul le volume à prélever Vp?
Calcul de Vp :…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Choix du matériel : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
- Réalisez cette dilution.
- Préparez le dispositif expérimental avec la solution titrante dans la burette et VS= 20 mL de la solution S
diluée à titrée de concentration Cs dans le bécher.
Trois techniques sont possibles
Colorimétrie
pHmétrie
conductimétrie
+
Formules
Un indicateur coloré est un
[H3O ] =
σ = Σ ………
autour de
couple acido-basique
ou pH=
ici σ =
ces
IndH/Indtechniques
avec pH = pKa + log ………
Domaine de prédominance
Questions
le pH à l’équivalence est
Pour immerger totalement la sonde, il est possible d’ajouter
classiques
autour de 7 : Choisir le bon
de l’eau distillée. Pourquoi l’ajout d’eau ne change pas le
indicateur coloré.
résultat du dosage ?
Indicateur
Zone Couleurs
coloré
virage
Hélianthine
3,1 – Rouge (orange de
4,4
orange
méthyle)
Bleu de
6,0 – Jaune bromothymol
7,6
bleu
Phénolphtaléine 8,2 – Incolore
10,5
- rouge
Définir l’équivalence :
Quelle est la relation entre
Ici :
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Pour des raisons de rapidité, nous allons réaliser les 3 techniques en même temps !
Introduire dans le bécher l’indicateur coloré adéquate, la sonde pHmétrique et conductimétrique. Ajouter de
l’eau distillée pour que les sondes soient entièrement immergées.
Reporter vous dans le fichier Excel
Résultats
Colorimétrie
Véq =
Remarque : Commenter la courbe
pHmétrie
Véq =
par la méthode des ……………
ou l’extremum des ………………
conductimétrie
Véq =
par lecture graphique
σ = f(t) avant et après l’équivalence.
Calculez la concentration de la solution à titrée :
Deuxième partie : Suivi d’une réaction par spectrophotométrie
Manipulation : *Allumer le spectrophotomètre et régler la longueur d’onde à =470 nm.
*Faire le zéro du spectrophotomètre avec de l’eau distillée dans une cuve propre et sèche.
*Prévoir deux autres cuves propres et sèches (l’une pour accueillir le mélange, l’autre de réserve).
* Dans un bécher, introduire :
-5,0 mL d’iodure de potassium, K+ (aq) +I-(aq), à 1,0.10-2 mol.L-1.(pipette)
- 20 mL d’acide sulfurique, 2H+ (aq) + SO42- (aq), à 2,0 mol.L-1 (éprouvette)
puis introduire en déclenchant le chronomètre
- 5,0mL d’une solution peroxyde d’hydrogène, H2O2(aq) à 5,0.10-2mol.L-1 (pipette)
*Homogénéiser rapidement ce mélange, en remplir soigneusement la cuve jusqu’au niveau indiqué et mesurer
l’absorbance de ce mélange dès que possible, puis toutes les trente secondes pendant environ une dizaine de
minutes, jusqu’à ce que l’absorbance mesurée ne présente plus d’évolution notable.
Dans le fichier Excel, notez vos valeurs
Questions :
1°- a- Que peut-on dire de cette réaction d’un point de vue cinétique ?
b- Ecrire son équation. Couples d’oxydo-réduction mis en jeu : H2O2(aq) / H2O (l)
c- Les ions hydrogènes H+(aq) sont-ils des catalyseurs de cette réaction ?
2°-a- Quelle espèce chimique est responsable de la couleur de la solution ?
b- Cette réaction peut-elle être suivie par spectrophotométrie ? Pourquoi ?
et I2(aq) / I-(aq).
Exploitation :
3°
a- Analyser l’allure de la courbe.
b- Déterminer graphiquement la valeur de l’absorbance finale Af lorsque le système n’évolue plus.
c- Quelle est la valeur correspondante du temps, notée t f ?
4°- En observant la couleur de la solution de diiode, justifier la valeur de la longueur d’onde choisie pour les
mesures. (voir doc 2 p.93 – Hachette)
5°- Rappeler l’expression de la loi de Beer-Lambert (vue en 1èreS)
6°-a- Déterminer les quantités de matière initiales d’eau oxygénée et d’ions iodure
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b- A l’aide d’un tableau d’avancement, déterminer le réactif limitant et établir la relation :
[I2] =
c- Montrer que [I2] max =
7°- Etablir la relation
=
où n0 est la quantité initiale de réactif limitant.
où A(t) et Af sont les absorbances de la solution respectivement aux
instants t et tf.
8°- a- Déterminer graphiquement la valeur t1/2 telle que x(t1/2) =
.
b- A l’aide de l’ensemble des valeurs de t1/2 trouvées par les divers groupes, déterminer la valeur moyenne
de cette grandeur et un encadrement de cette valeur avec un intervalle de confiance de 95%.
(voir fiche p.584 - Hachette)
c- Comparer tf à t1/2. Conclure.
Réponses :
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Matériel usuel en chimie
Pissette
d’eau
distillée
Bécher
bouchon pour
fiole
spatule
Éprouvette
graduée
Poire
à pipeter
Pipette
jaugée
Tube à essai
entonnoir à
solide
La fiole jaugée permet de mesurer un volume
avec une bonne précision.
Elle sert à dissoudre un solide dans un
volume donné ou à diluer une solution.
C’est un cylindre utilisé pour mesurer des
volumes de liquides mais sa précision n’est
pas très grande.
On utilise une éprouvette graduée pour une
mesure ne nécessitant pas une grande
précision ( à 0,5 ou 1 mL près selon la
capacité de l’éprouvette ).
une pipette jaugée est un contenant
temporaire qui sert à transférer une
solution d’un contenant dans un autre.
La pipette jaugée, dont la contenance est
fixe, permet de transférer très
précisément un volume donné (par exemple
20 mL)
Pipette
graduée
Une pipette graduée permet de mesurer le
volume d’une solution à prélever. La pipette
graduée est moins précise que la pipette
jaugée.
Erlenmeyer
C’est le récipient idéal pour éviter toute
projection de liquide. Il ne permet pas de
prélèvement avec une pipette ou de faire
passer une sonde de pH-mètre. Comme pour
le bécher, les graduations ne sont pas
précises.
La burette permet de mesurer des volumes
cumulés. Elle est principalement utilisée pour
les dosages Attention au ménisque et à la
parallaxe lors de la lecture (voir
informations).
coupelle
Burette
graduée
verre de
montre
Ampoule à
décanter
L’ampoule à décanter est un instrument en
verre utilisé pour séparer deux liquides non
miscibles.
Verre à pied
Le verre à pied est en général utilisé comme
poubelle.
balance
TPs
fiole jaugée
Les béchers sont gradués pour indiquer de
manière approximative le volume de liquide
qu’ils contiennent. Ils ne doivent en aucun
cas être utilisés pour mesurer un volume.
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Matériel TPs
Solutions bureau
- soude inconnue Na+ + HO- c=10-2 mol/L V= 1L
- solution d'acide chlorhydrique ca = 1,0.10-1 mol/L : 1L
-iodure de potassium, K+ (aq) +I-(aq), à 1,0.10-2 mol.L-1.(pipette)
- acide sulfurique, 2H+ (aq) + SO42- (aq), à 2,0 mol.L-1 (éprouvette)
- une solution peroxyde d’hydrogène, H2O2(aq) à 5,0.10-2mol.L-1 (pipette)
Paillasse élèves :
- pHmètre + papier
- conductimètre
- colorimètre + 2 cuves
- burette
- Indicateurs colorés : BBT phénol
- agitateur
- 5 béchers 100mL + bécher poubelle
- Fiole jaugée 100 mL
- Pipette jaugée 5, 10 et 20 mL
- Propipette rouge et verte
- éprouvette 10 mL
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