Thème 1 : CONSTITUTION ET TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE TP 1ère spé Physique-Chimie
Titrage colorimétrique de l’eau oxygénée
Compétences abordées :
ANA : Exploiter des observations.
REA : Mettre en œuvre un protocole.
VAL : exploiter et interpréter des mesures pour valider ou infirmer une hypothèse
PROBLEMATIQUE
Le contrôle qualité constitue l’une des activités principales des chimistes. Comment réaliser un titrage pour vérifier la composition d’un produit pharmaceutique ?
DOCUMENTS A DISPOSITION Document 1 : Eau oxygénée
L’eau oxygénée est une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène H2O2, utilisée comme antiseptique ou agent de blanchiment.
Le peroxyde d’hydrogène appartient à deux couples oxydant / réducteur :
• dans l’un en tant que réducteur : O2(aq) / H2O2(aq) ;
• dans l’autre, en tant qu’oxydant : H2O2(aq) / H2O(aq).
De fait, le peroxyde d’hydrogène n’est pas stable et une eau oxygénée se dégrade par une réaction lente produisant du dioxygène et de l’eau, nommée dismutation.
Document 2 : Concentration d’une eau oxygénée Sur les flacons d’eau oxygénée, il n’est pas écrit la concentration en peroxyde d’hydrogène, mais « x volumes ».
Si une eau oxygénée est à 10 volumes, par
exemple, alors 1 L de cette solution donnerait, par dismutation complète du peroxyde d’hydrogène, 10 L de dioxygène gazeux dans les conditions où le volume molaire des gaz est Vm = 24,0 L.mol–1. Cela correspond à une concentration en peroxyde d’hydrogène de C0= 0,83 mol.L–1.
Document 3 : Données
• Couple oxydant / réducteur mis en jeu : MnO4–
(aq) / Mn2+(aq) (ion permanganate / ion manganèse)
• L’acide sulfurique contient les ions H+ nécessaires à la réaction support du titrage ; ils sont en excès (la solution est alors acide).
Document 4 : Matériel
• Burette graduée de 25mL ;
• Pipettes jaugées de 5 mL et de 10 mL
• Fiole jaugée de 50 mL ; Bécher de 100 mL
• Agitateur magnétique et barreau aimanté
• Solution de permanganate de potassium (K+(aq)+MnO4–
(aq)) de concentration C2 = 2,0010–2mol.L–1
• Eau oxygénée à 10 volumes ; Acide sulfurique concentré
TRAVAIL A RÉALISER
1. ANA : Lors de la réaction avec l’ion permanganate, lequel des deux couples oxydant / réducteur de peroxyde d’hydrogène est mis en jeu ? Ecrire le deuxième couple mis en jeu pour le titrage.
2. ANA : Faire un schéma avec la solution titrante, la solution titrée et les notations, C1, V1, C2, V2.
3. ANA : Ecrire les deux demi-équations rédox puis l’équation support du titrage. Justifier la nécessité d’introduire de l’acide sulfurique concentré dans le mélange réactionnel avant le titrage.
4. ANA : Comment est repérée l’équivalence ?
5. ANA : On désire diluer la solution d’eau oxygénée avant le dosage. Proposer un protocole permettant de diluer dix fois la solution d’eau oxygénée à 10 volumes, puis de titrer un volume V1 = 10,0 mL de cette solution par la solution fournie de permanganate de potassium fournie.
6. RÉA : Après accord du professeur, mettre en œuvre ce protocole et noter le volume équivalent VE.
7. VAL : Déterminer la concentration en peroxyde d’hydrogène de l’eau oxygénée utilisée. La comparer à la valeur attendue par un calcul d’erreur.
8. ANA : Si on avait titré un volume V0 = 10,0 mL d’eau oxygénée à 10 volumes à l’aide de la solution fournie de permanganate de potassium fournie (sans dilution préalable), déterminer par le calcul, le volume équivalent VE du titrage dans ce cas. Expliquer la nécessité de titrer une solution diluée.
