1G-SPE – 22/09/2021 – TP3 : Échelle de teintes - Détermination de la concentration inconnue d’une solution aqueuse de sulfate de cuivre.
Il y a sur le bureau deux solutions aqueuses de sulfate de cuivre :
• une solution de concentration inconnue,
• une solution de concentration connue, appelée solution « mère » : c1 = 0,5 mol·L-1 Problématique : Comment déterminer la concentration inconnue ?
Protocole expérimental : On prépare une échelle de teintes avec des solutions étalon (concentration connue).
Tube 1 : c1 = 0,5 mol·L-1 Tube 2 : c2 = 0,25 mol·L-1 Tube 3 : c3 = 0,1 mol·L-1 Tube 4 : c4 = 0,05 mol·L-1 Tube 5 : c5 = 0,025 mol·L-1 Tube 6 : c6 = 0,01 mol·L-1
On dispose d’une fiole jaugée de 50 mL, d’une autre de 100 mL, d’une pipette jaugée de 10 mL et de différents béchers.
Préparation de la solution 2
On prélève Vmère = V1 = 50 mL de la solution mère avec une fiole jaugée de 50 mL et on verse cette solution dans la fiole jaugée de volume V2 = 100 mL que l’on complète avec de l’eau distillée (dilution).
Voici la quantité de matière de sulfate de cuivre dans le prélèvement qui n’est pas modifié par ajout d’eau : c1=cmère=nsoluté
Vmère=nsoluté
V1 donc nsoluté = cmère x Vmère = c1 x V1 = 0,5 mol·L-1 x 0,05 L = 0,025 mol
cfille=c2=nsoluté
Vfille =nsoluté
V2 =0,025mol
0,1L = 0,25 mol·L-1
En multipliant le volume par 2 par ajout d’eau (100 mL obtenu à partir de 50 mL prélevé), on divise la concentration par 2 (elle est passée de 0,5 mol.L-1 à 0,25 mol.L-1). On dit que le facteur de dilution F est égal à 2 (on dit qu’on dilue 2 fois la solution de départ (solution mère) pour obtenir la solution fille, ce qui signifie qu’on divise sa concentration par 2 en multipliant son volume par 2.
F=cmère cfille
=Vfille Vmère
=c1 c2
= 0,5mol⋅L−1 0,25mol⋅L−1=V2
V1
=100mL
50mL =2 car c1⋅V1=c2⋅V2=constante
On généralise ce résultat pour la préparation des autres solutions : en multipliant le volume par F, on divise la concentration par F. On dit qu’on dilue la solution F fois. F est appelé : facteur de dilution.
Préparation de la solution 3
On prélève 10 mL de solution mère (solution 1) (c1 = 0,5 mol·L-1) avec la pipette jaugée de 10 mL.
On verse ces 10 mL dans une fiole jaugée de 50 mL.
On complète jusqu’au trait de jauge avec de l’eau distillée.
On a dilué 5 fois (50 mL à partir de 10 mL) la solution de départ (solution mère) : F=50mL
10mL=c1
c3=5 c3=c1 5 =0,5
5 = 0,1 mol·L-1.
1 / 2
Préparation de la solution 4
On prélève 10 mL de solution mère (solution 1) (c1 = 0,5 mol·L-1) avec la pipette jaugée de 10 mL.
On verse ces 10 mL dans une fiole jaugée de 100 mL.
On complète jusqu’au trait de jauge avec de l’eau distillée.
On a dilué 10 fois (100 mL à partir de 10 mL) la solution de départ (solution mère) : F=100mL
10mL =c1
c4=10 donc c4=c1 F=c1
10=0,5mol⋅L−1
10 = 0,05 mol·L-1 Préparation de la solution 5
On prélève 10 mL de solution 2 (c2 = 0,25 mol·L-1) avec la pipette jaugée de 10 mL.
On verse ces 10 mL dans une fiole jaugée de 100 mL.
On complète jusqu’au trait de jauge avec de l’eau distillée.
On a dilué 10 fois (100 mL à partir de 10 mL) la solution de départ : F=100mL
10mL =c2
c5=10 donc c5=c2
10=0,25mol⋅L−1
10 = 0,025 mol·L-1 Préparation de la solution 6
On prélève 10 mL de solution 4 (c4 = 0,05 mol·L-1) avec la pipette jaugée de 10 mL.
On verse ces 10 mL dans une fiole jaugée de 50 mL.
On complète jusqu’au trait de jauge avec de l’eau distillée.
On a dilué 5 fois (50 mL à partir de 10 mL) la solution de départ : F=50mL
10mL=c4 c6
=5 donc c6=c4
5=0,05mol⋅L−1
5 = 0,01 mol·L-1
Détermination de la concentration inconnue grâce à une échelle de teintes (dans des tubes à essais)
On place les solutions préparées dans 6 tubes à essais de la plus à la moins concentrée (échelle de teintes).
On prélève de la solution à tester dans un tube à essais et on compare la teinte aux différents tubes.
Trouver le tube le plus proche. En déduire l’encadrement de sa concentration. Noter ceci (1).
Mesure de l’absorbance des 6 solutions préparées et de la solution inconnue
Utiliser le colorimètre à votre disposition avec le filtre 680 nm après avoir fait le blanc avec de l’eau distillée : transmittance de 100 % (voir mode d’emploi sur la paillasse). Remplir le tableau suivant :
Solution 1 Solution 2 Solution 3 Solution 4 Solution 5 Solution 6 Sol. inconnue
c1 = 0,5 mol·L-1 c2 = 0,25 mol·L-1 c1 = 0,1 mol·L-1 c1 = 0,05 mol·L-1 c1 = 0,025 mol·L-1 c1 = 0,01 mol·L-1 c = ?
A1 = A2 = A3 = A4 = A5 = A6 = A =
Tracer la courbe d’étalonnage A = f(c) (absorbance en ordonnée et concentration en abscisse).
En déduire la concentration c de la concentration inconnue. Noter cette valeur (2).
Mesure de l a conductivité des 6 solutions préparées et de la solution inconnue
Utiliser la conductivité des solutions à l’aide du conductimètre sur la paillasse du professeur. Remplir le tableau suivant :
Solution 1 Solution 2 Solution 3 Solution 4 Solution 5 Solution 6 Sol. inconnue
c1 = 0,5 mol·L-1 c2 = 0,25 mol·L-1 c1 = 0,1 mol·L-1 c1 = 0,05 mol·L-1 c1 = 0,025 mol·L-1 c1 = 0,01 mol·L-1 C = ?
σ1 = σ2 = σ3 = σ4 = σ5 = σ6 = σ =
Tracer la courbe d’étalonnage σ = f(c) (conductivité en ordonnée et concentration en abscisse).
En déduire la concentration c de la concentration inconnue. Noter cette valeur (3). Comparer les 3.
2 / 2
