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Partie 2 / Les analyses physico-chimiques
Chimie et développement durable
Les dosages par titrages
EX4
Type d’activité :
Exercices
EX1
EX2
La méthode des tangentes
Etude de la fraicheur d’un lait
A l’aide de la méthode des tangentes, déterminer le volume de la solution titrante versée à
l’équivalence des dosages, dont on donne les
courbes suivantes
Le lactose est le sucre fermentable du lait ; lorsqu’on laisse du lait à température ambiante, le
lactose se transforme en acide lactique.
On mesure le degré de fraicheur d’un lait en
dosant l’acide lactique qu’il contient
L’acide lactique est un acide de formule C3H6O3
On dose Va = 10,0 mL de lait de concentration
Ca en acide lactique par une solution
d’hydroxyde de sodium (Na+, HO-) de concentration Cb= 2,0.10-2 mol.L-1 en présence d’un indicateur coloré, la phénolphtaléine.
Le changement de couleur de l’indicateur coloré
(indiquant le passage à l’équivalence) a lieu
pour un volume versé de soude Vb = 9,0 mL
1) Au cours du dosage, il y a une réaction entre
les ions HO- de la soude et l’acide lactique
C3H6O3 selon la réaction :
HO- + C3H6O3  H2O + C3H5O3Etablir la relation existant entre les quantités
d’ions HO- et C3H6O3 introduits au moment de
l’équivalence ; en déduire la concentration Ca de
l’acide lactique dans le lait.
2) IL existe une échelle de référence appelée
« échelle Dornic » :
1 degré Dornic (notée °D) correspond à 0,1 g
d’acide lactique par litre de lait
- un lait frais a un titre inférieur à 18 °D
- si ce titre est supérieur à 40° D, le lait caille par
simple chauffage
2.1. Calculer la masse d’acide lactique dans 1,0
L de lait ; Macide lactique = 90 g.mol-1
2.2. Déterminer le degré Dornic du lait ; que dire
de sa fraicheur ?
EX3
Dosage conductimétrique du Destop
Une solution de Destop notée (S) utilisée pour
déboucher les canalisations est de la soude
(solution d’hydroxyde de sodium) à la concentration C
On désire déterminer le pourcentage en masse
d’hydroxyde de sodium dans le Destop ; pour ce
faire il faut déterminer la concentration en hydroxyde de sodium dans le Destop en effectuant
un dosage conductimétrique en ayant préalablement dilué la solution commerciale.
Associer, (en repassant en couleur les différentes lignes), chaque espèce à sa variation.
-
1) On verse 2,0 mL de (S) de concentration C
dans une fiole jaugée de 1,0 L que l’on complète
avec de l’eau distillée ; la solution diluée de
concentration Cb est notée (Sb)
- Calculer le facteur de dilution
2) On prélève Vb = 100 mL de la solution diluée
d’hydroxyde de sodium (Sb) que l'on dose avec
de l'acide chlorhydrique (Sa) de concentration
Ca= 1,0.10-1 mol.L-1.
On détermine la conductivité de la solution contenue dans le bécher après chaque ajout de la
solution (Sa) et on obtient les points expérimentaux ci-dessous
3.2. Etablir la relation existant entre les quantités de H3O+ et OH- introduits au moment de
l’équivalence ; en déduire la concentration Cb du
Destop dilué
4)
4.1. Déterminer la concentration C du Destop
en hydroxyde de sodium
4.2. Déterminer la concentration massique Cm
du Destop en hydroxyde de sodium
M(NaOH)=40 g.mol-1
5)
5.1. Calculer la masse de 1,0 L de solution de
Destop sachant que sa masse volumique est de
1,2 g.mL-1
5.2. Déterminer le pourcentage en masse de
.
- Déterminer graphiquement le volume d’acide
Va(eq) versé à l’équivalence
3) Au cours du dosage, il y a une réaction entre
les ions H3O+ de l’acide chlorhydrique et les ions
HO- du Destop selon la réaction :
H3O+ + HO- 2 H2O
3.1. Le graphe suivant donne les variations des
quantités de H3O+, Cl-, Na+ et OH- au cours du
dosage.
soude dans le Destop
EX4
EX5
Degré alcoolique du cidre
Dosage du dioxyde de soufre
Pour vérifier le degré alcoolique porté par une
bouteille de cidre, on dose l’éthanol (alcool de
formule C2H6O) qu'il contient.
Les activités humaines ont augmentés de manière considérable les concentrations en
dioxyde de soufre SO2 dans l’atmosphère. Cette
espèce s’oxyde en acide sulfurique, responsable
des pluies acides.
Des réglementations sur la pollution de l’air existent : chaque m3 d’air rejeté par les installations industrielles ne doit pas contenir plus
de 350 mg de dioxyde de soufre.
On souhaite savoir si les effluents gazeux issus
d’une cheminée industrielle respectent la règlementation concernant le dioxyde de soufre SO2 .
On dose le dioxyde de soufre contenu dans
l’effluent gazeux.
Pour cela, on fait barboter 1,00 m3 de gaz issu
de la cheminée dans 250 mL d’eau distillée pour
dissoudre tous les gaz solubles dans l’eau. La
solution obtenue, incolore, est transférée dans
un erlenmeyer, puis dosée par une solution de
permanganate de potassium (K+ ; MnO4-) de
concentration C1 = 1,00.10-4 mol.L-1.
On utilise une solution oxydante de dichromate
de potassium (2 K+, Cr2O72-) légèrement acidifiée de concentration Co = 5,0.10-1 mol.L-1
On dose Vr = 10,0 mL de cidre de concentration
Cr en éthanol.
Il faut verser Vo(eq) = 9,6 mL de la solution oxydante de dichromate de potassium afin d’obtenir
l’équivalence du dosage.
La réaction du dosage est
2 Cr2O72- + 3 C2H6O + 16 H+
 4 Cr3+ + 11 H2O + 3 C2H4O2
1) Le graphe suivant représente les variations
des quantités de matière des espèces Cr2O72-,
C2H6O, K+ et Cr3+, dans le bécher au cours du
temps.
- Légender ces courbes et les repasser en couleur.
Le volume équivalent est de V1(eq) = 18,6 mL
L’équation de la réaction de dosage est
5 SO2(aq) + 2 MnO4-(aq) + 2 H2O(l)
 5 SO42-(aq) + 2 Mn2+(aq) + 4 H+(aq)
1) Quelle est la couleur de la solution dans
l’erlenmeyer avant l’équivalence ? et après
l’équivalence ?
2) Établir la relation entre la quantité d’ions
MnO4- ajoutés à l’équivalence et la quantité de
dioxyde de soufre SO2 initialement dissoute.
2) Déterminer la relation entre les grandeurs CO,
VO(eq), Cr et Vr .
- En déduire la concentration molaire Cr de
l'éthanol dans le cidre
3) Calculer la masse d'éthanol présente dans
100 mL de cidre. Méthanol = 46 g.mol-1
4) Le degré alcoolique d'un cidre est le volume
d'éthanol dans 100 mL de cidre :
- un cidre est "doux" lorsque son degré est
inférieur à 3
- un cidre est "brut" lorsque son degré est
compris entre 3 et 4,5
Quelle doit être l'indication portée sur l'étiquette?
Justifier. éthanol = 0,79 g.mL-1
3) En déduire la mase de dioxyde de soufre
contenue dans le volume d’effluent dosé.
M(SO2) = 64,1 g.mol-1
4) La règlementation est-elle respectée ?
EX6
Dosage des ions plomb
Un volume de V1 = 250,0 mL d’une eau polluée
contenant des ions Pb2+ est dosé par une solution d’EDTA (solution de sel disodique de l’acide
éthylène diamine tétraacétique) notée (2 Na+,
H2Y2-), à la concentration C2 = 2,0.10-2 mol.L-1
L’équation de réaction de dosage s’écrit :
Pb2+ + H2Y2-  PbY2- + 2 H+
Pour visualiser la fin du dosage, on utilise un
indicateur coloré ; le volume versé de la solution
d’EDTA à l’équivalence est V2(eq) = 12,7 mL.
1) Etablir la relation permettant de calculer C1, la
concentration molaire en ions plomb dans l’eau
polluée à partir de C2, V1 et V2(eq).
- Calculer C2, la concentration molaire en nitrate
d’argent dans la solution titrante ;
M(AgNO3) = 169,9 g.mol-1
1.2. Montrer que la concentration molaire des
ions argent [Ag+], dans la solution titrante est
égale à C2.
2) On réalise ensuite le dosage par conductimètrie d’un volume V1 = 10,0 mL de solution S1 par
une solution S2 de nitrate d’argent (Ag+, NO3-)
de concentration C2 = 1,00.10-1 mol.l-1.
L’évolution de la conductivité au cours du dosage en fonction du volume de la solution de
nitrate d’argent versé est représentée cidessous.
2)
2.1. Calculer la concentration massique en ions
plomb.
M(Pb2+) = 207,2 g.mol-1
2.2. La valeur limite étant fixée à 10 g.L-1, cette
eau est-elle potable ?
L’équation de la réaction de dosage est
EX7
Dosage des ions chlorure dans une eau de marais
L’artémia est un petit crustacé qui ne se développe que dans les milieux marins dont la
concentration massique moyenne en ions chlorure est supérieure à 30 g/L
Dans ces conditions son développement n’est
pas compromis car les prédateurs aquatiques
ne supportent pas ces conditions salines aussi
élevées
On a prélevé un échantillon d’eau dans un marais salant prévu pour implanter un élevage
d’artémias. Cette eau contient exclusivement
des ions sodium et chlorure, dont on se propose
de déterminer la concentration.
On dilue 10 fois l’eau prélevée pour obtenir la
solution S1 de concentration C1.
Ag+(aq) + Cl- (aq)  AgCl (s)
2.1. Déterminer graphiquement
d’équivalence du dosage
1.1. La solution titrante a été préparée par pesée d’une masse de 8,5 g de nitrate d’argent
AgNO3 dans une fiole jaugée de 500,0 mL,
complétée avec de l’eau distillée jusqu’au trait
de jauge.
point
2.2. Justifier l’allure de la conductivité avant et
après l’équivalence
Conductivité molaires ioniques
 (Cl-) = 7,63.10-3 SI ; (NO3-) = 7,63.10-3 SI
3) Déterminer la concentration molaire C1 des
ions chlorure dans la solution S1
4) En déduire la concentration molaire C des
ions chlorure dans l’eau du marais
5) Cette eau est-elle favorable au développement des artémias
1)
le
M(Cl-) = 35,5 g.mol-1