Chimie Titrage des ions chlorure de l’eau de mer Chap.1 Compétences et notation NOM

10/01/2020 C01_Titrage_ions_chlorure.doc 1/4

Spécialité

Thème 1 : L’eau - Eau et environnement

Chimie Titrage des ions chlorure de l’eau de mer Chap.1

Compétences et notation

NOM : ... Prénom : ... Classe : TS … NOM : ... Prénom : ... Classe : TS …

I II-1 et II-2.7 II -1.1 – 2.1 - III -1

II 2.2 et +

III - 2 Rédaction

NOTE

Compétences Valider Analyser Réaliser Valider Communiquer

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

.../20

Coefficient 2 4 6 6 2

But du TP

 Une caractéristique de l’eau de mer est bien sûr d’être salée. Le sel de mer est un composé dont le nom complet en chimie est le chlorure de sodium. Cette salinité est de l’ordre de 35 g/L pour la Manche, 37 g/L pour la

Méditerranée et 300 g/L pour la Mer morte.

 On peut obtenir de l’eau potable par dessalement de l’eau de mer.

 Le but est de déterminer la concentration en ion chlorure de l’eau de mer par colorimétrie et par conductimétrie.

Matériel

Qt Matériel Vol Produits Concentration Lieu

1 fiole jaugée 50,0 mL solution de chromate de potassium 50 g/L Bureau

1 fiole jaugée 100,0 mL Réserve d’eau distillée Fond

1 erlenmeyer 250 mL balances électroniques Bureau

1 conductimètre

1 éprouvette graduée 100 mL solution de nitrate d’argent 0,10 mol/L Bureau 1

solution de chlorure de sodium 0,10 mol/L Bureau

1 pipette 20,0 mL solution d’eau de mer Bureau

1 pipette 5,0 mL

1 pipette 10,0 mL Tige pour barreau aimanté Bureau

1

100 mL 3

1

25,0 mL

1

1 bécher à « bec» 250 mL

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I. Expériences préliminaires au bureau (Valider) 1. Précipitation des ions Ag⁺(aq)

Observation : ………..

……….

Observation : ………...

……….

Equation simplifiée de la réaction de précipitation : (Les ions NO3-

(aq) et Na⁺(aq) sont spectateurs)

……….

Equation simplifiée de la réaction de précipitation : (les ions NO3-

(aq) et K⁺(aq) sont spectateurs)

……….

2. Précipitation préférentielle

2.1. Avec quel ion, C

ℓ

(aq), les ions Ag⁺(aq) précipitent-ils en premier ?

………..

………..

………..

………..

2.2. Quand apparaît le précipité rouge de chromate d’argent Ag2CrO4(s) ?

………..

………..

………..

………..

Quelques gouttes de solution (Ag⁺(aq) + NO3-

(aq)) à 0,10 mol.L^-1incolore

1 mL de solution (Na⁺(aq) + C

ℓ

Quelques gouttes de solution (Ag⁺(aq) + NO3-

(aq)) à 0,10 mol.L^-1incolore

1 mL de solution (K⁺(aq) + CrO42-

(aq)) à 0,10 mol.L^-1 jaune

Quelques gouttes de solution (Ag⁺(aq) + NO3-

(aq)) à 0,10 mol.L^-1incolore

1 mL de solution (Na⁺(aq) + C

ℓ

(aq)) à 0,10 mol.L^-1 incolore + 1 mL de solution (2 K⁺(aq) + CrO42-

(aq))) 0,10 mol.L^-1 jaune

(Ag⁺(aq) + NO3- (aq)) au gouttes à gouttes



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II. Titrage colorimétrique des ions chlorure 1. Dilution (ANA + REA)

 Compte tenu de la forte valeur de la concentration des ions, il faut d’abord procéder à une dilution de l’eau de mer par 10 pour ensuite la titrer.

1.1. A partir du matériel à votre disposition, proposer un protocole pour réaliser la dilution.

 Faire valider votre protocole par le professeur avant de la réaliser la dilution.

Principe du titrage colorimétrique des ions chlorure par les ions argent

 On détermine la concentration C1 des ions chlorure à l’aide des ions argent de concentration C2 connue.

 Dans le bécher contenant la solution à titrer, on introduit quelques mL d’une solution contenant des ions chromate qui servent d’indicateur de fin de réaction.

 En effet lorsque la totalité des ions chlorure ont réagi avec les ions argent, ce sont les ions chromate qui réagissent avec les ions argent et on voit apparaître un précipité rouge orangé.

 Le titrage est alors terminé.

 L’équivalence est atteinte quand les réactifs sont dans les proportions stœchiométriques.

2. Mode opératoire

 Faire vérifier votre montage par le professeur avant de commencer le titrage.

 Remplir la burette de solution de nitrate d’argent de

concentration C2 = 0,10 mol.L^-1. Chasser la bulle d’air et faire le zéro.

 Introduire dans un erlenmeyer V1 = 10,0 mL de l’eau de mer (solution de chlorure de sodium à doser), ajouter environ 1 mL de solution de chromate de potassium.

 Il se forme d’abord un précipité jaune à cause du chromate d’argent. Verser la solution de nitrate d’argent et repérer l’équivalence quand on voit apparaître un précipité rouge orangé.

 Placer un papier blanc sous l’erlenmeyer.

2.1. (REA) un premier titrage rapide en versant la solution de nitrate d’argent millilitre par millilitre jusqu’au

changement de couleur. Cela permet d’avoir un encadrement au millilitre du volume équivalent.

Réaliser un second titrage plus lent. Verser rapidement jusqu’à la zone de virage établie.

2.2. (VAL) Légender le schéma ci-contre.

2.3. (VAL) Noter le volume obtenu VE à l’équivalence.

2.4. (VAL) Ecrire l’équation de la réaction de titrage ainsi que la réaction de fin de titrage.

2.5. (VAL) En déduire la relation à l’équivalence entre les quantités de matière.

2.6. (VAL) Déterminer le titre massique volumique t(C

ℓ

Donnée : M(Cℓ) = 35,5 g.mol^-1. Détailler vos calculs en justifiant votre démarche.

2.7. (ANA + REA) Proposer et mettre en œuvre un protocole pour déterminer la densité de l’eau de mer.

2.8. (VAL) Calculer la masse d’ions chlorure dissoute par kg d’eau de mer.

 Remarque : cette méthode colorimétrique est abandonnée depuis 1981 et remplacée par des mesures conductimétriques.

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III. Titrage conductimétrique Principe

 Nous proposons de réaliser le titrage des ions chlorure dans l’eau de mer diluée 10 fois, par les ions argent en effectuant un suivi conductimétrique. Pour cela, nous allons suivre l’évolution de la conductivité de la solution en fonction du volume de solution de nitrate d’argent versé.

1. Réalisation du titrage

 Remplir la burette graduée avec la solution de nitrate d’argent.

 Introduire dans le bécher de 250 mL, 10,0 mL de l’eau de mer diluée.

 Ajouter 100 mL d’eau distillée. Mettre en place un barreau aimanté et placer la cellule de conductimétrie dans le bécher.

1.1. (REA) Sous agitation magnétique, introduire progressivement la solution titrante de nitrate d’argent et relever les valeurs de conductivités mesurées.

1.2. (REA) Rassembler les résultats dans un tableau et Regressi (Dans Regressi, Faire CTRL + G puis s pour obtenir ).

A l’aide de Regressi, visualiser la courbe σ = f(VAg+).

2. Exploitation

2.1. (VAL) Écrire l’équation de la réaction de titrage.

2.2. (VAL) Comment évoluent les quantités des espèces chimiques au cours du titrage avant l’équivalence ? 2.3. (VAL) Comment évoluent les quantités des espèces chimiques au cours du titrage après l’équivalence ?

 La conductivité de la solution en fonction des espèces chimiques en solution est donnée par

La loi de Kohlrausch :  =  (X)  [X] où [X] désigne la concentration soit d’un anion soit d’un cation et

(X) la conductivité molaire ionique de l’ion

Ici :  = λCl- [C

ℓ

conductimétrie :

 Le point équivalent se situe à l’intersection des deux demi-droites de pentes différentes.

 Utiliser l’outil Ligne des Outils gr. de Regressi pour tracer les demi-droites.

Déterminer graphiquement le volume de solution de nitrate d’argent versé à l’équivalence. Donner sa valeur.

 Faire vérifier votre valeur par le professeur.

2.5. (VAL) Déterminer la concentration en ions chlorure de l’eau de mer. Comparer cette valeur à celle du dosage précédent.

2.6. (VAL) Pourquoi faut-il faire le titrage conductimétrique sur un grand volume de solution ?

 Données : Conductivité molaire ionique à 25°C en S m² mol^-1 : λCl- = 7,63  10^-3 ;λAg+ = 6,19  10^-3 ; λNa+ = 5,01  10^-3 ; λNO3- = 7,14  10^-3

2.7. (VAL) A partir des données ci-dessus, justifier l’allure de la courbe obtenue avant l’équivalence : 2.8. (VAL) A partir des données ci-dessus, justifier l’allure de la courbe obtenue après l’équivalence

Nettoyer et ranger le matériel avant de partir