ChimieTitrage pH-métrique et titrage conductimétriqueChap.3

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Thème : Constitution et transformation de la matière TP n°5

Chimie Titrage pH-métrique et titrage conductimétrique  Chap.3

Objectifs du TP : - Mettre en œuvre le suivi-pH-métrique d’un titrage ayant pour support une réaction acide- base.

- Mettre en œuvre le suivi conductimétrique d’un titrage

I. Titrage avec suivi pH-métrique

 Le vinaigre d’alcool est une solution contenant de l’acide éthanoïque (et non pas de l’alcool !!). On peut l’utiliser en cuisine pour conserver les cornichons par exemple. Le vinaigre d’alcool contient entre 6 et 8% en masse d’acide éthanoïque.

 Comment déterminer la concentration en acide éthanoïque CH3CO2H(aq) dans le vinaigre en réalisant un titrage pH-métrique ?

Document 1 : Principe du titrage pH-métrique

 Un titrage est une technique qui permet de

déterminer la concentration d’une espèce chimique en solution reposant sur une réaction chimique, totale et rapide, entre l’espèce à titrer et l’espèce titrante.

 Le titrage pH-métrique est une méthode qui consiste à suivre l’évolution du pH d’une solution lorsqu’on y introduit, petit à petit, une solution titrante. Il se produit une réaction entre un acide et une base, ce qui modifie le pH. Lorsque les réactifs ont été introduits dans les proportions

stœchiométriques, l’équivalence est atteinte. A ce moment-là, le pH varie brusquement. La mesure du pH permet alors de déterminer le volume à

l’équivalence VE et d’en déduire la concentration de l’espèce titrée dans la solution.

Document 2 : Schéma du montage

Document 3 : Données

 Couples acide - base : CH3CO2H(aq) / CH3CO2-

(aq) ; H3O⁺(aq) / H2O(l) ;

H

2

O

(l)

/ HO

^-(aq)

 Masse molaire de l’acide éthanoïque : M CH3CO2H(aq) = 60,1 g.mol^-1

 Masse volumique du vinaigre : ρ vinaigre = 1,05 g.mL^-1

 Estimation du volume équivalent : VE = [6,0 ; 9,0] mL Document 4 : Méthode pour obtenir VE

 Deux méthodes sur Regressi s’offrent à vous pour déterminer le volume équivalent.

05/02/22 tempfile_1610.docx

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Méthode des tangentes

(Outils - tangente - méthode des tangentes)

Méthode de la dérivée

(Grandeurs – Ajouter – dérivée - derpH = dpH dVb ⁾ Tracer les deux tangentes

à la courbe avant et après le saut de pH. Elles doivent être parallèles entre elles.

Tracer une troisième parallèle équidistante des deux autres. On trouve alors le point équivalent E.

Protocole expérimentale (Réaliser)

1) Réaliser le titrage pH-métrique : mesurer le pH après chaque ajout d’un volume Vb de soude (Na⁺(aq) + HO^-(aq)), mL par mL avant et après le zone d’estimation du volume équivalent et tous les 0,2 mL dans cette zone. Vous ajouterez en tout 12 mL.

Exploitation (Raisonner)

2) Ecrire l’équation support de titrage.

3) Visualiser la courbe pH = f (Vb) puis ajouter la courbe \f(d(pH = g(Vb). Imprimer les courbes après accord du professeur.

4) Déterminer des deux façons possibles le volume équivalent VE.

5) Déterminer la concentration en quantité de matière en acide éthanoïque du vinaigre.

6) En déduire sa concentration en masse en acide éthanoïque.

7) Déduire le pourcentage massique d’acide éthanoïque dans le vinaigre. Comparer avec la valeur annoncée.

II. Titrage avec suivi conductimétrique

 Une chaufferette chimique est un dispositif de chauffage contenant une solution d’éthanoate de sodium (CH3CO2-

(aq), Na⁺(aq)) de pourcentage massique minimal en éthanoate de sodium égal à 20%. La solution reste liquide à température inférieure à la température de fusion. La solidification s’amorce grâce au craquement d’un petit disque contenu dans la chaufferette et entraîne un dégagement de chaleur. Même neuve, certaines

chaufferettes peuvent être défectueuse. Un contrôle qualité permet alors de connaître leur composition, en particulier la concentration de son seul réactif, l’éthanoate de sodium.

 Comment déterminer la concentration en éthanoate de sodium d’une chaufferette en réalisant un titrage conductimétrique ?

Document 1 : Principe du titrage conductimétrique

 Un titrage est une technique qui permet de déterminer la concentration d’une espèce chimique en solution reposant sur une réaction chimique, totale et rapide, entre l’espèce à titrer et l’espèce titrante.

Document 2 : Schéma du montage

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 Le titrage conductimétrique est une méthode qui consiste à suivre l’évolution de la conductivité σ d’une solution lorsqu’on y introduit, petit à petit, une solution titrante. Il se produit une réaction entre les espèces titrée et titrante : des ions peuvent apparaître, disparaître, ce qui modifie la conductivité de la solution.

 Avant l’équivalence, la conductivité varie de façon affine en fonction du volume versé, et après l’équivalence, la courbe reste une droite mais la pente est différente. Le changement de pente permet de déterminer le volume à l’équivalence VE.

Document 3 : Incertitude de type B

 La valeur réelle, exacte, d’une grandeur physique, appelée sa valeur vraie, n’est jamais accessible. La valeur accessible est sa valeur mesurée dans la cadre d’un protocole expérimental et à l’aide d’instruments de mesure.

 L’incertitude-type fournit une estimation de l’étendue des valeurs que l’on peut raisonnablement attribuer à la grandeur.

 Lorsque l’on fait un titrage est que l’on détermine le volume équivalent, la mesure est unique. On ne peut donc pas faire de moyenne, ni d’écart type.

 On considère que l’incertitude du résultat est due à la qualité de l’instrument de mesure, la précision des concentrations des solutions utilisées…

 On note l’incertitude type d’une mesure X, u(X) et on a pour pourcentage massique en éthanoate de sodium : C

u(¿ ¿A) C_A

¿¿ V

u(¿¿pipettedilution) V_pipette

¿

¿¿

(

^u⁽ρ^ρ)

)

²⁺^¿

¿

u(%m)=%m ×√¿

Document 4 : Données

 Couples acide-base : CH3CO2H(aq) / CH3CO2-

(aq) ; H3O⁺(aq) / H2O(l) ; H2O(l) / HO^-(aq)

 Masse molaire de l’éthanoate de sodium : M (CH3CO2Na) = 82,0 g.mol^-1

 Masse volumique de la solution contenue dans la chaufferette : ρ = 1,15 ± 0,03 g.mL^-1

 Précision :

Verrerie Burette graduée de 25,0 mL Fiole de 250 mL Pipette jaugée de 10,0 mL

Précision ……. mL ……. mL ……. mL

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Matériel et produits mis à votre disposition

 Potence avec pince

 Burette graduée

 Agitateur magnétique et barreau aimanté

 2 béchers de 250 mL

 Conductimètre

 Pipette jaugée de 10,0 mL et poire aspirante

 Fiole de 250 mL

 Solution S1 (chaufferette)

 Solution d’acide chlorhydrique (H3O⁺(aq) + C

ℓ

^-(aq)) de concentration cA = 1,00×10^-1 ± 10^-3 mol.L^-1

Protocole expérimental (Réaliser)

1) Proposer un protocole permettant de réaliser la solution Sf, sachant qu’elle est obtenue en diluant 25 fois la solution S1.



Faire vérifier par le professeur puis le réaliser.



8) Réaliser le titrage conductimétrique.

Exploitation (Analyser)

9) Etablir l’équation du titrage.

10) Tracer le graphique σ = f(VA) et déterminer graphiquement le volume à l’équivalence.

11) Déterminer la concentration en quantité de matière en éthanoate de sodium de la solution contenue dans la chaufferette.

12) En déduire la concentration en masse en éthanoate de sodium de la solution contenue dans la chaufferette.

13) Déduire le pourcentage massique en éthanoate de sodium de la solution contenue dans la chaufferette.

14) Proposer un encadrement du pourcentage massique. Commenter.