Transcript Activités dosage par titrage direct

Dosage par titrage direct
ACTIVITÉS
13
Burette
Solution
titrante
pH-mètre ou
conductimètre
D
C
2,45
Sonde pH-métrique
ou conductimétrique
Solution à
titrer
Agitateur
magnétique
Barreau
aimanté
Document 1 : schéma de principe d’un
dosage par titrage
A
B
Document 2 : Courbe de titrage d’une
solution d’acide chlorhydrique par une
solution de soude
Activité : Pollution de l’air par le dioxyde de soufre
La pollution de l’air par le dioxyde de soufre SO2 provient essentiellement de la combustion du
fioul, du gazole et du charbon.
Pour déterminer la teneur massique en dioxyde de soufre dans l’air, on fait barboter 1,00 m3 d’air
dépoussiéré dans 50 mL d’eau distillée. On complète la solution à 100 mL avec de l’eau distillée.
On admet que tout le dioxyde de soufre de l’air est alors en solution.
On prélève V0 = 25,0 mL de cette solution, que l’on dose avec une solution S1 de permanganate
de potassium de concentration c1 = 1,00×10-4 mol.L-1.
1- Ecrire l’équation de la réaction spontanée entre les deux couples en présence : SO24(aq)
/ SO2 (aq)
2+
et MnO-4(aq) / Mn(aq)
.
2- Définir l’équivalence. Comment la repérer ici ?
3- A l’équivalence, on a versé V1 = 8,8 mL de la solution S1 de permanganate de potassium. En
déduire la concentration C0 de la solution S en dioxyde de soufre.
4- En déduire la quantité de matière puis la masse de dioxyde de soufre dans 1,00 m3 de l’air
étudié. La norme de l’ UE donne une teneur en dioxyde de soufre de 250 µg.m-3. L’air est-il
pollué ?
Donnée : M(SO2) = 64 g.mol-1
T2
E
pHéq
T3
Les points expérimentaux doivent
être resserrés lorsqu’on est proche
de l’équivalence de manière à bien
visualiser le saut de pH.
T1
Véq
Document 3 : repérage de l’équivalence par la méthode des tangentes.
Document 4 : Titrage d’un acide faible par
une base forte. La dérivée présente un
maximum à l’équivalence.
Document 6 : Courbe de titrage
conductimétrique d’une base forte
par un acide fort.
Indicateur coloré
Couleur forme
acide
Document 5 : Titrage d’une base faible
par acide fort. La dérivée présente un
minimum à l’équivalence.
Document 7 : Courbe de titrage
conductimétrique de l’acide
éthanoïque par une solution de
soude.
Couleur forme
Zone de virage
pKA
basique
Hélianthine ou
Rouge
3,1 – 4,4
Jaune
orange de méthyle
Vert de bromocrésol
Jaune
3,8 – 5,4
Bleu
Rouge de méthyle
Rouge
4,4 – 6,2
Jaune
Rouge de
Jaune
5,2 – 6,8
Rouge
chlorophénol
Bleu de
Jaune
6,0 – 7,6
Bleu
bromothymol
Phénolphtaléine
Incolore
8,2 - 10
Rouge violacé
Document 8 : Indicateur coloré et leur zone de virage
3,7
4,7
5,2
6,1
7,0
9,4
Document 9 : La phénolphtaléine
convient pour trouver l’équivalence de
ce dosage mais pas l’hélianthine
Document 10 : le pH à l’équivalence
appartient à la zone de virage du rouge
de méthyle. Cet indicateur convient
pour ce dosage.
Activité : Analyse d’un antiseptique du commerce : la bétadine
● Document 1 : La bétadine
La bétadine est un antiseptique. Un antiseptique est un produit ou un procédé permettant par
oxydation, au niveau des tissus vivants, d’éliminer les micro-organismes ou d’inactiver les virus. Le
principe actif de la bétadine est le diiode I2.
● Document 2 : Une bétadine du commerce
L’étiquette de la bétadine du commerce précise :
• Bétadine 10 %
• Polyvidone iodée : 10 g pour 100 mL
Remarque : on peut montrer qu’elle contient 1,1 g de diiode pour 100 mL.
● Document 3 : La polyvidone iodée, une source de diiode
La molécule de polyvidone est un polymère dont le motif est :
En fait, les molécules de diiode forment un complexe avec la molécule de polyvidone
comme indiqué ci-dessous :
Au fur à mesure de son utilisation, la polyvidone libère les molécules de diiode.
En moyenne, il y a n = 19 motifs dans la molécule de polyvidone pour 1 molécule de diiode.
● Document 4 : Protocole de dosage du diiode dans la bétadine
Première étape : on dilue la bétadine d’un facteur 10 et on obtient V1 = 20,0 mL de bétadine diluée.
Deuxième étape : on dose le diiode présent dans le volume V1 de bétadine diluée par une solution
2de thiosulfate de sodium 2 Na+(aq) + SO3(aq)
de concentration C2 = 1,5×10-2 mol.L-1.
Le volume à l’équivalence est V2E = 11,3 mL. On ajoute initialement de l’amidon à la solution
dosée.
Partie A : Problème
À l’aide de vos connaissances et des documents fournis, résoudre le problème suivant : la teneur
en diiode de la bétadine du commerce étudiée est-elle validée par le dosage réalisé ?
Partie B : Protocole du dosage
1- Dilution : choisir dans la liste donnée ci-dessous le matériel nécessaire à la réalisation de la
dilution évoquée dans le document 4. Justifier ce choix.
Fiole jaugée
Éprouvette graduée
Pipette jaugée
Bécher
20,0 mL
25 mL
2,0 mL
20 mL
50,0 mL
50 mL
10,0 mL
100 mL
100,0 mL
100 mL
25,0 mL
250 mL
2- Repérage de l’équivalence : expliquer comment l’équivalence du dosage du document 4 est
repérée.
3- Montrer qu’une teneur en polyvidone iodée de 10 g pour 100 mL correspond bien à une teneur
en diiode de 1,1 g pour 100 mL.
Données : masses molaires M(H) = 1,0 g.mol−1, M(C) = 12 g.mol−1, M(N) = 14 g.mol−1, M(O) = 16
g.mol−1 et M(I2) = 254 g.mol−1 ;
2couples d’oxydoréduction mis en jeu : S 4O26(aq)
/ SO3(aq)
L’amidon forme avec le diiode une espèce colorée bleue.
Activité : Étude d’une solution d’acide salicylique
Partie A – Dosage d’une solution d’acide salicylique
Le graphique 1 est le résultat du dosage pH-métrique de VA = 20 mL de solution d’acide salicylique
(noté HA) par une solution d’hydroxyde de sodium (ou solution de soude) de concentration en
soluté apporté CB = 0,010 mol.L−1 . On note VB le volume de solution de soude ajouté. Les points
dpH
expérimentaux, ainsi que la courbe dérivée pH =
dVB
1- Écrire l’équation de la réaction de dosage.
2- Déterminer la valeur du volume équivalent VBE.
3- En déduire la concentration molaire cA, puis la concentration massique cmA en acide salicylique
apporté dans la solution étudiée.
4- On peut repérer l’équivalence du dosage en utilisant un indicateur coloré.
a. Parmi les indicateurs colorés ci-dessous, choisir celui qui convient.
Indicateur coloré
Rouge de méthyle
Bleu de bromythymol
Rouge de crésol
Teinte acide
Rouge
Jaune
Jaune
Zone de virage
4,4-6,2
6,0-7,6
7,2-8,8
b. Quel changement de couleur permet de repérer l’équivalence ?
Partie B – Simulation du dosage d’une solution d’acide salicylique
Teinte basique
Jaune
Bleu
Rouge
On simule le dosage de VA = 20,0 mL de solution d’acide salicylique à 0,0100 mol.L–1 par une
solution de soude (ou hydroxyde de sodium). Le logiciel de simulation utilisé a permis la
représentation simultanée :
→ des variations du pH en fonction du volume de soude versé au cours du dosage
(courbe 1) ;
→ des variations des concentrations molaires (en 10−3 mol.L−1) de l’acide HA et de sa
base conjuguée A– (courbes 2 et 3) en fonction du volume VB de soude versé.
On a obtenu le graphique 2 ci-dessous (l’échelle des concentrations est à gauche, celle des pH à
droite).
5- Justifier que l’espèce qui correspond à la courbe 3 est HA.
6- Justifier l’allure de la courbe 2.
7- À partir des courbes du graphique 2, déduire la valeur du pKa du couple de l’acide salicylique.
Données : masse molaire MHA = 138 g.mol-1 ;