TP CHIMIE 1S - Dosage conductimétrique

I/Définitions

a)Dosage : Un dosage , ou un titrage est une méthode chimique consistant à rechercher la quantité de matière d'une espèce chimique dissoute en solution .

b)Réactif titrant :c'est l'espèce chimique dont on connaît la concentration
c)Réactif titré :c'est l'espèce chimique dont on désire connaître la quantité de matière ou la concentration .

d)Equivalence : L'équivalence est atteinte lorsque les réactifs ont été mélangés dans les proportions stoechiométriques de l'équation de la réaction de titrage .

II/ Objectif du TP

Détermination de la concentration d'un acide par dosage conductimétrique.

III/Montage :

Q1)Faire le schéma annoté du montage

 

IV/Manipulation :

1-Etalonner le conductimètre en utilisant la solution de référence .

2-Placer 100mL d'acide chlorhydrique (mesurés à l'aide de l'éprouvette graduée) dans le bécher de 200mL.

3-Rincer la burette et la remplir avec la solution d'hydroxyde de sodium.

4-Mesurer la conductivité de la solution d'acide chlorhydrique.

5- Ajouter la solution d'hydroxyde de sodium millilitre par millilitre jusqu'à Vb=20mL et compléter le tableau ci-dessous .

Vb (mL)

  

……………..

s (mS.m-1)

  

………………..

V/Exploitation :

Q2)Ecrire la réaction du chlorure d'hydrogène avec l'eau . Est-ce une réaction de type acido-basique ou d'oxydoréduction ?

Q3)Ecrire la réaction de dissociation de l'hydroxyde de sodium NaOH dans l'eau .

Q4)Recensez les espèces présentes dans le mélange.

Q5)Quelle réaction acido-basique se produit lorsqu'on verse la solution de soude dans la solution d'acide chlorhydrique (les ions Na+ et Cl- sont spectateurs)?

On remarquera que le volume de soude versé est faible comparativement au volume de la solution d'acide chlorhydrique : nous pouvons donc admettre que l'expérience se déroule pratiquement à volume constant .

Q6)Ecrire l'expression littérale de la conductivité de la solution en fonction des concentrations des espèces et de leurs conductivités molaires ioniques .Montrer que cette expression peut se mettre sous la forme :

où C est une constante

 

Q7)Tracer le graphe s=f(Vb).

Q8)Commenter l'allure de la courbe.

Q9)Linéariser les deux parties de la courbe et déterminer le volume Vb,eq de la solution d'hydroxyde de sodium versé à l'équivalence (intersection des deux droites).

On note Ca , la concentration de la solution d'acide chlorhydrique (inconnue) et Cb celle de la solution de soude . Va=100 mL est le volume de la solution d'acide chlorhydrique et Vb le volume de soude versé .

Q10)En utilisant l'équation de la réaction écrite en Q5(réaction de titrage)et en vous appuyant sur la définition de l'équivalence , écrire la realtionà l'équivalence entre Cs , Cb , Va et Vb,eq , volume de soude versé à l'équivalence .

Q11)En éduire la concentration Ca de la solution d'acide chlorhydrique sachant que Cb= 0,1 mol.L-1 .

Q12)Des deux solutions utilisées , quelle est la solution titrée et quelle est la solution titrante ?

 

Titrage conductimétrique : TP 1S (correction)

1/Schéma du montage :

2/ Le chlorure d'hydrogène est très soluble dans l'eau . Sa réaction avec l'eau est :

HCl + H2O --------> H3O+ + Cl- .

Cette raction est totale et dans une solution d'acide chlorhydrique il n'y a plus de molécules HCl.

C'est une réaction acido-basique au cours de laquelle l'acide HCl cède un proton et la base H2O capte ce proton .

3/ (NaOH)s --eau---> Na+aq + HO-aq . Cette dissociation (dans l'hypothèse d'une solution non saturée est totale et de ce fait dans la solution de soude il n'y a plus d'hydroxyde de sodium solide (NaOH)s .

4/Les espèces présentes dans le mélange sont par conséquent H3O+ , HO- , Na+ , Cl- et H2O.

5/Cl- et Na+ étant inertes ici , lorsqu'on verse la solution de soude dans la solution d'acide chlorhydrique , les ions oxonium H3O+ réagissent avec les ions hydroxyde HO- :

H3O+ + HO- ------> 2H2O

6/ La conductivité de la solution dépend de toutes les espèces ioniques présentes dans la solution :

Or , lorsqu'on mélange les deux solutions (on verse la solution de soude dans la solution d'acide chlorhydrique) , la quantité d'ions Cl- : ncl- est constante dans le mélange (ceux-ci proviennent des 100 mL d'acide chlorhydrique ) . Dans la mesure où nous pouvons admettre que le dosage se fait à volume constant , il s'en suit que [Cl-] = nCl-/V est pratiquement constante . Finalement lcl-[Cl-] = C , d'ou la formule proposée :

7/Tableau de mesures :

Vb(mL)

0

1,5

2,5

4

5

6,5

7,5

9

10

11,5

12,5

14

15

16,5

17,5

19

s (mS.cm-1)

4,3

3,9

3,51

3

2,7

2,2

2

1,5

1,28

1,65

2

2,3

2,5

2,9

3,2

3,5

Courbe :

8/La courbe est constituée de 2 portions de fonctions affines .

9/ Les deux droites se coupent en un point dont la valeur de l'absicce est égale au volume versé à l'équivalence : Vb,eq= 10 mL.

10/L'équivalence est atteinte lorsque les réactifs ont été mélangés dans les proportions stoechiométriques de la réaction de titrage , soit ici lorsque :

nH30+(initial) = nHO-(versés) [ à l'équivalence]

ou , la dissociation de HCl et NaOH étant totale :

CaVa = CbVb,eq

11/ Ca = CbVb,eq/Va .Il n'est pas nécessaire ici d'exprimer Va et Vb,eq en L dans la mesure où le rapport des deux volumes est sans dimension lorsque les volumes sont exprimés avec la même unité .

Donc avec Va=100 mL et Vb,eq= 10 mL , nous obtenons Ca = 0,1*10/100 = 0,01 mol/L.

12/La solution titrée est celle dont on cherche la concentration : il s'agit par conséquent ici de la solution d'acide chlorhydrique . La solution dont on connaît la concentration est la solution titrante : il s'agit donc ici de la soude .