Chapitre 10 : Analyser un système par des méthodes chimiques
Tp 9 Préparation d’une solution diluée de Destop® et dosage par titrage
Page 1 sur 4 Objectifs :
Réaliser une solution de concentration donnée en soluté apporté à partir d’une solution de titre massique et de densité fournis
Réaliser un dosage colorimétrique pour vérifier la concentration en quantité de matière de la solution préparée
Mettre en œuvre un dosage pH-métrique d’un titrage ayant pour support une réaction acide-base Pour lundi 16 novembre, faire les questions 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 et 2.1, 2.2, 2.3 et 2.4.
1. Préparation d’une solution de Destop® diluée
Le destop® est un produit ménager basique. Il contient notamment des ions hydroxyde et des ions sodium.
Questions préliminaires :
1.1. Calculer la masse d’un litre de solution de Destop®.
1.2. En utilisant le titre massique, déterminer la masse d’hydroxyde de sodium contenu dans un litre de solution de Destop®.
1.3. Calculer la concentration en quantité de matière en hydroxyde de sodium de la solution commerciale.
1.4. On souhaite préparer 100 mL d’une solution diluée 20 fois. Décrire le protocole pour préparer cette solution diluée et calculer la concentration Cdiluée en quantité de matière de la solution obtenue.
Manipluations :
1.5. Réaliser la dilution après accord par le professeur.
Document 3 : Densité d’un échantillon
La densité d d’une solution est le quotient de sa masse volumique par la masse volumique d’une espèce chimique de référence qui est souvent l’eau.
Les deux masses volumiques sont exprimées dans la même unité. La densité est un nombre sans unité.
eau
d
Document 2 : Titre massiqueLe titre massique exprimé en % d’une solution aqueuse de Destop® est 10%. Il indique la masse d’hydroxyde de sodium contenue dans 100 g de solution.
C’est aussi le quotient entre la masse de soluté pur sur la masse de solution.
solution soluté
m t m
Document 1 : Flacon commercial de Destop®
Sur l’étiquette du flacon de Destop®, on peut lire « contient de l’hydroxyde de sodium (Soude caustique) solution à 10% ».
Celle-ci contient plusieurs informations : la composition (nom des espèces chimiques), les pictogrammes de sécurité, les précautions d’emploi, etc…
La densité de l’hydroxyde de sodium est de 1,1.
La masse molaire de l’hydroxyde de sodium est de 40 g.mol-1. La masse volumique de l’eau est de 1 g.cm-3.
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2. Vérification de la concentration de la solution préparée par un dosage colorimétrique:
On souhaite vérifier la concentration en quantité de matière de la solution préparée à l’aide d’ un titrage colorimétrique.On veut doser un volume Vb = 20 mL de la solution de Destop® diluée 20 fois par une solution Sa
d’acide chlorhydrique de concentration CA= 0,20 mol.L-1. Le pH à l’équivalence vaut 7.
Questions préliminaires:
2.1. Rappeler la définition de l’équivalence.
2.2. Quel est le réactif titrant ? Quel est le réactif titré ? 2.3. Ecrire l’équation de la réaction de dosage.
2.4. Choisir l’indicateur coloré adapté pour ce titrage. Justifier votre choix.
Manipulations :
2.5. Effectuer le dosage : premier dosage rapide en versant le réactif titrant mL par mL puis second dosage précis pour déterminer le volume équivalent à la goutte près.
Noter le volume versé à l’équivalence VE. Exploitation :
2.6. Relation à l’équivalence : établir la relation entre la quantité nb d’hydroxyde de sodium présente initialement dans le bécher et la quantité de na d’acide chlorhydrique versée à l’équivalence.
2.7. En déduire la concentration Cdiluée de la solution titrée.
2.8. Comparer avec la valeur trouvée à la question 1.4.
3. Vérification de la concentration de la solution préparée par un dosage pH-métrique et tracer de la courbe pH=f(Va)
On souhaite, dans cette partie, également vérifier la concentration en quantité de matière de la solution préparée dans la partie 1, à l’aide d’ un titrage pH-métrique.
On veut doser un volume Vb = 20 mL de la solution de Destop®
diluée 20 fois par une solution Sa d’acide chlorhydrique de concentration CA= 0,20 mol.L-1. Rappel : Le pH à l’équivalence vaut 7.
Document 6 : Dispositif expérimental pour réaliser un dosage pH-métrique Document 4 : Dispositif expérimental pour réaliser un
dosage colorimétrique
Document 5 : Les indicateurs colorés
Indicateur coloré acido-
basique
HIn Zone de virage In- Hélianthine
Rose 3,1-4,4
rouge orangé jaune Vert de
bromocrésol Jaune 3,8-5,4
Vert bleu
Rouge de
méthyl Rose 4,4-6,2
orange jaune
Bleu de
bromothymol Jaune 5,8-7,6
Vert Bleu Phénolphtaléïne
Incolore 8,1-9,1
Rose rose
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Page 3 sur 4 Manipluations :
Brancher l’électrode au transmetteur pH-mètre.
Brancher le transmetteur pH-mètre sur le boitier SYSAM-SP5 sur le canal 0. (fiche rouge sur l’entrée en position EA0 et fiche noire à la masse (borne noire).
Ouvrir le logiciel « LatisPro ».
L’électrode est immédiatement détectée.
Sélectionner pH. Une fenêtre s’ouvre décrivant les consignes pour étalonner le pH-mètre.
Suivre les consignes pour étalonner le pH-mètre.
Sélectionner le réglage « Pas à pas »
Sélectionner « abscisse clavier » puis entrer dans la cellule Nom « volume » et dans la cellule Unité : L.
Pour les mesures, faire dans l’ordre :
Pour obtenir le 1er point de la courbe représentant le pH en fonction de Va (volume d’acide chlorhydrique versé) : faire F10 … entrer la valeur « 0 » pour le volume versé …cliquer sur acquérir (le premier point de la courbe, correspond à un volume Va de 0 mL, est créé.)
Pour obtenir les points suivants, l’ajout de la solution Sa se fera mL par mL :
Pour le 2ème point : F10…entrer la valeur du volume versé (1mL)…verser le volume nécessaire(1mL)
… cliquer sur acquérir .
Pour le 3ème point : F10…entrer la valeur du volume versé (2mL)…verser le volume nécessaire(1mL)
… cliquer sur acquérir
Remarque : la valeur du volume versé à entrer dans la cellule correspond au volume total versé depuis le début du dosage mais une acquisition est nécessaire après chaque ajout d’1 mL de SB.
Continuer ainsi jusqu’à l’approche de l’équivalence 11 mL versé. Verser alors la solution Sa par pas de 0,5 mL.
Une fois l’équivalence passée (brusque variation de pH), verser la solution Sa, mL par mL.
A la fin des mesures, fermer la fenêtre des mesures.
Tracer la courbe :
Clic droit sur le nom de l’axe des ordonnées : « pH »
Sélectionner « propriétés »
Cliquer sur la courbe à côté de « style »
Sélectionner « trait avec croix »…Ok
Obtention de la courbe dérivée
en fonction de Va:
Traitement…calculs spécifiques…dérivée…
cliquer sur dans paramètres
Glisser la courbe pH dans l’emplacement prévu
Cliquer sur « calcul »
Imprimer vos courbes Exploitation :
3.1. Sur la courbe représentant le pH en fonction de Va (volume d’acide chlorhydrique versé) déterminer les coordonnées du point équivalent E par la méthode des tangentes. (Voir document 7)
3.2. Comment appelle-t-on un tel point en mathématique ? 3.3. Quelle particularité la courbe dérivée (voir doc8),
en fonction de Va, présente-t-il ? Pour quelle valeur de Va?
3.4. En déduire la concentration Cdiluée de la solution titrée.
3.5. Comparer avec la valeur trouvée à la question 1.4.
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Document 7 : Repérage du point équivalent par la méthode des tangentes
On trace deux tangentes à la courbe, parallèles et placées de part et d’autre du saut de pH. On trace ensuite une perpendiculaire commune à ces deux droites parallèles, puis on construit la médiatrice du segment obtenu.
Cette médiatrice coupe la courbe de titrage en E.
On appelle pHE = le pH à l’équivalence
VbE = volume de réactif titrant versé à l’équivalence
Document 8 : Obtention de l’équivalence par la méthode de la dérivée On calcule le coefficient directeur
dVb
dpH de la tangente en un point à la courbe représentant le pH en fonction de Vb en considérant les valeurs des colonnes précédentes et suivantes.
Exemple : au point d’abscisse Vb = 4 mL,
dVb
mLdpH
4
=3 5
) mL 3 pH( ) mL 5 pH(
