ChimieTitrage des ions carbonate dans une eau minéraleChap.2

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Spécialité Thème : Eau et ressources TP 17

Chimie Titrage des ions carbonate dans une eau minérale Chap.2

Barème et NOTE : Critère A = 2 : Critère B = 1 : Critère C = -1 ; Critère D = -2

Analyser Réaliser Valider Problème Communiquer

NOTE

Critère A-B-C-D A-B-C-D A-B-C-D A-B-C-D A-B-C-D

.../20

Coefficient 4 4 4 2 2

 NOTE = ENT( (SOMMEPROD((critère);(coefficient))+ 2  SCF)) où ENT est la partie entière du nombre et SOMMEPROD la somme des produits entre le critère et le coefficient et SCF la somme des coefficients

Matériel et produits :

Bureau Elèves

 Acide chlorhydrique à 1,0  10^-2 mol.L^-1

 Eau d’Hépar

 2 béchers

 Indicateurs colorés (phénolphtaléine, BBT, hélianthine)

 Petits pots

 1 feutre

 Pipettes jaugées de 20,0 mL

 Burette graduée de 25,0 mL

 Agitateur magnétique et barreau aimanté

 pH-mètre déjà étalonné

 2 béchers de 100 mL

 2 petits pots

 Verre à pied

 Eprouvette graduée de 25 mL

Détermination du point d’équivalence par la méthode des tangentes :

http://theobromine.uchini.be/video/methode-tangente.swf

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Travail expérimental : titrage des ions carbonate dans une eau minérale

 Objectif : Déterminer, en utilisant un dosage colorimétrique, la quantité d’ions hydrogénocarbonate contenue dans une eau de boisson puis comparer avec l’indication portée sur l’étiquette.

Rappels

 Un acide (souvent noté AH) est une espèce chimique qui donne un ou plusieurs protons H⁺: AH  A^- + H⁺

 Une base (souvent noté A^-) est une espèce chimique qui capte un ou plusieurs protons H⁺: A^- + H⁺ AH

 Les deux espèces chimiques forment un couple acide/base noté généralement AH/A^- (la forme acide d’abord).

 On rappelle qu’un couple acide base HA/A^- est caractérisé par son pKA (donné par les tables) et que le rapport des concentrations de ces deux espèces est relié au pH de la solution aqueuse par la relation :

pH= pKA + log

1. Etude théorique - Analyser

1.1. Les ions hydrogénocarbonate HCO3- appartiennent aux couples acide-base : CO2, H2O/HCO3- (aq) et HCO3-

(aq)/CO32-

(aq). Les ions hydrogénocarbonate HCO3- sont amphotères. Expliquer ce terme.

………..

 A l’aide du diagramme de distribution des espèces ci-dessous, répondre aux questions suivantes :

1.2. Quelle est la valeur du pH si [AH] = [A^-] d’après la relation pH= pKA + log.

………..

Déterminer alors que les pKA des deux couples acide-base CO2, H2O/HCO3-

(aq) et HCO3-

(aq)/CO32- (aq).

………..

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%CO,H₂O

%HCO₃^-_(aq)

%CO₃^2-_(aq)

%HCO₃^-_(aq)

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1.3. Représenter, ci-dessous, le diagramme de prédominance des espèces carbonatées.

1.4. Dans quel domaine de pH l’espèce CO², H²O représente-t-elle plus de 99% des espèces de ces couples ?

………..

Même question pour les ions carbonate CO32- (aq).

………..

Quelle est l’espèce majoritaire dans l’eau d’Hépar dont le pH vaut 7,3 ?

………..

1.5. On peut à priori envisager de titrer les ions hydrogénocarbonate par une solution de soude ou par une solution d’acide chlorhydrique. En fait les électrodes des pH-mètres utilisés au lycée ne donnent pas de bonnes indications pour pH > 11. Montrer qu’un titrage par une solution d’acide chlorhydrique s’impose.

………..

1.6. Quel indicateur coloré, dans la liste ci-dessous, vous semble-t-il le mieux adapté pour effectuer ce titrage ? Le pH prévu à l’équivalence est d’environ 4.

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Indicateur pKA Couleur acide Zone de virage Couleur basique Orange de méthyle 3,7 Rouge 3,2-4,4 jaune

Rouge Congo » 4 Bleu 3,0-5,2 Rouge Hélianthine 3,4 Rouge 3,1-4,4 Jaune Vert de bromocrésol 4,7 Jaune 3,8-5,4 Bleu

Rouge de méthyle 5,1 Jaune 4,8-6,0 Rouge Bleu de bromothymol 7 Jaune 6,0-7,6 bleu

Phénolphtaléine 9,4 Incolore 8,2-10,0 violet 2. Titrage pH-métrique

 L’indication portée sur l’étiquette de l’eau de boisson est HCO3- : 383,7 mg.L^-1. M(HCO3-) = 61,0 g.mol^-1.

 On réalisera une prise d’essai de 20,0 mL et on travaille avec une solution titrante d’acide chlorhydrique de concentration molaire 1,00  10^-2 mol.L ^-1.

2.1. Proposer un protocole expérimental pour réaliser le titrage en précisant le matériel nécessaire. Réaliser

………..

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0 ….. ….. 14

pH

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2.2. Après accord du professeur , procéder au titrage pH-métrique en traçant le graphe pH=f (V) à l’aide de Regressi. La valeur du volume versé à l’équivalence VAE sera déterminée par la méthode des tangentes parallèles (voir ci-dessous). Réaliser

………..

2.3. Comparer votre concentration massique avec l’indication de l’étiquette. Calculer l’erreur relative en %.

Valider

………..

2.4. Le titre alcalimétrique complet ou T.A.C d’une eau est le volume, exprimé en mL, d’acide chlorhydrique à 0,020 mol.L^-1 nécessaire pour doser 100 mL d’eau en présence de vert de bromocrésol comme indicateur de fin de réaction. Déterminer le T.A.C de cette eau minérale. Valider

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3. Résolution de problème : Comment peut-on déterminer la concentration en ion sulfate d’une eau ?

 L’eau distribuée doit répondre à des normes de potabilité. La concentration d’une eau en ions sulfate peut être déterminée par un titrage conductimétrique.

 Lorsqu’on verse quelques gouttes d’une solution d’éthanoate de baryum, Ba²⁺(aq) + 2 CH3-COO^-(aq), dans une solution de sulfate de sodium, Na⁺(aq) + SO42-

(aq), il se forme un précipité blanc de sulfate de baryum.

 On réalise le titrage conductimétrique d’un volume V1 = 100,0 mL d’eau de Contrexéville à l’aide d’une solution d’éthanoate de baryum de concentration C2 = 0,100 mol.L^-1. Le volume de solution d’éthanoate de baryum versé à l’équivalence est V2E = 12,1 mL.

 Problème à rédiger sur feuille simple : On lit sur l’étiquette d’une bouteille d’eau de Contrexéville :

« sulfate : 1 187 mg.L^-1 ». Le titrage effectué est-il en accord avec cette donnée ?

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