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S - Livre du professeur
Chapitre 23. Contrôle de la qualité : dosages par titrage direct
© Nathan 2012 8 / 20
Exercices d’application
5 minutes chrono !
1. Mots manquants
a. quasi-totale
b. stœchiométriques
c. brusque variation de pH
d. conductivité
e. pente
f. indicateur de fin de réaction
2. QCM
a. Le réactif titrant est limitant .
b. ,i ,eA Bn n
a b .
c. Le réactif titrant est HO- et le réactif titré est HCO2H.
d. Zone de forte variation de pH.
e. H3O+
(aq) + HO- (aq) → 2H2O (l).
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Compétences exigibles
3. Protocole 1 : HCO2H (aq) + HO- (aq) → HCO2
- (aq) + H2O (l).
Protocole 2 : H3O+
(aq) + HO- (aq) → 2H2O (l).
Protocole 3 : MnO4- (aq) + 5Fe
2+ (aq) + 8H
+ (aq) → Mn
2+ (aq) + 5Fe
3+ (aq) + 4H2O (l).
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4. a. À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques.
b. Protocole 1 : -HCO H, i HO , e2
1 1
nn
Protocole 2 : 3-H O , i HO , e
1 1
nn
Protocole 3 : 4 2+MnO , i Fe , e
1 5
n n
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
5. a. Grandeurs : pH et conductivité.
Appareils : pH-mètre et conductimètre.
b. Suivi pH-métrique : en abscisses le volume V du réactif titrant en mL, et en ordonnées
le pH sans unité.
Suivi conductimétrique : en abscisses le volume V du réactif titrant en mL, et en ordonnées
la conductivité en Sm-1
.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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6. a. L’un des réactifs est coloré.
L’un des produits est coloré.
L’ajout d’un indicateur de fin de réaction.
b. La zone de virage de l’indicateur coloré de pH est comprise dans la zone de forte variation
de pH.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
7. Avant l’équivalence, le réactif limitant est HO-. Les ions H3O
+ sont consommés, des ions
Na+ sont introduits et la quantité d’ions NO3
— n’évolue pas. La conductivité diminue car la
conductivité ionique molaire de H3O+ est beaucoup plus grande que celle de Na
+.
Après l’équivalence, le réactif limitant est H3O+. La quantité d’ions NO3
— n’évolue pas. Des
ions HO- et Na
+ sont introduits sans être consommés, donc la conductivité augmente.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
8. a. On trace deux tangentes à la courbe, parallèles et placées de part et d’autre du saut de pH
où la courbe a une grande courbure. On trace ensuite la droite parallèle et équidistante à ces
deux tangentes. Cette droite coupe la courbe de titrage au point d’abscisse Ve = 10,0 mL.
b. À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques :
3 3NH , i H O , e
1 1
nn
c. Donc, on peut écrire :
csVs = cVe soit cs = s
e
V
cV
cs = 2 3
2
3
1,0 10 10,0 101,0 10
10,0 10
molL
-1
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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Compétences générales
9.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
10. La première courbe est le titrage d’un acide faible par une base forte, le pH initial est
inférieur à 7.
La deuxième courbe est le titrage d’une base faible par un acide fort.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
11. a. On utilise le BBT car sa zone de virage est comprise dans la zone de forte variation de
pH.
b. La solution passe du bleu au jaune.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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Exercices de méthode
12. Exercice résolu.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
13. a. Barreau aimanté et poire aspirante.
b. Il n’y a pas de burette. Il y a des fioles non utiles ici.
c. Première puce : « à l’aide d’une pipette jaugée de 10,0 mL ».
Deuxième puce : « une solution d’hydroxyde de sodium ».
d. Est inutile : « en s’assurant qu’elle plonge bien dans la solution ».
e. Mettre « on note » à l’infinitif : « noter », et préciser le volume de chaque ajout : « mL par
mL ».
f. Protocole rédigé :
- Prélever un échantillon de volume Vs = 10,0 mL d’une solution d’acide éthanoïque à
l’aide d’une pipette jaugée de 10,0 mL.
- L’introduire dans un bécher et ajouter un barreau aimanté.
- Rincer puis remplir la burette graduée avec une solution d’hydroxyde de sodium de
concentration c = 2,010-2
molL-1
.
- Placer le bécher sur un agitateur magnétique et disposer la burette au-dessus du
bécher.
- Placer la sonde du pH-mètre dans le bécher.
- Noter la valeur du pH après ajout de la solution titrante mL par mL.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
14. a. Puisque l’on utilise de l’empois d’amidon, on repère l’équivalence par un indicateur de
fin de réaction.
b. Le réactif titrant est le diiode I2. Le réactif titré est le dioxyde de soufre SO2.
c. SO2 (aq) + I2 (aq) + 2H2O (l) → SO42-
(aq) + 2I-(aq) + 4H
+ (aq).
d. À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques :
2 2SO ,i I ,e
1 1
n n
e. csVs = cVe donc cs = e
S
cV
V
cs = 3 3
2
3
50 10 8,0 104,0 10
10,0 10
molL
-1 = 40 mmolL
-1
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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Exercices d’entraînement
15. a. Le changement de pente s’effectue à Ve = 10,0 mL.
b. À l’équivalence les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques :
3 3NH ,i H O+,en
1 1
n
c. csVs = cVe donc cs = e
S
cV
V
cs = 2 3
3
3
2,0 10 10,0 101,0 10
200 10
molL
-1
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
16. a.
b. C2H5NH2 (aq) + H3O+ (aq) → C2H5NH3
+ (aq) + H2O (l)
c. Ve = 8,0 mL.
d. À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques.
e. +
2 5 2 3C H NH ,i H O ,e
1 1
nn
csVs = cVe
cs = e
S
cV
V
cs = 1 3
2
3
1,0 10 8,0 104,0 10
20,0 10
molL
-1
f. Le jaune d’alizarine ne convient pas car sa zone de virage n’est pas comprise dans la zone
de forte variation de pH. Il changera de couleur dès le début.
g. On utilise donc le rouge de chlorophénol.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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17. a. À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques :
ei
1 1
nn
b. Le point d’intersection des deux segments de droite de la courbe correspond à
l’équivalence.
Ve = 11,4 mL
c. ni = ne donc csVs = cVe
cs = e
S
cV
V
cs = 3 3
2
3
20 10 11,4 101,1 10
20,0 10
molL
-1
d. cm = cs M
cm = 1,110-2
35,5 = 3,910-1
gL-1
cm = 3,9102 mgL
-1
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
18. a.
b. Le BBT.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
19. a. Solution mère : c0, V0.
Solution fille : c1 = 0
100
c, V = 1,0 L.
Lors d’une dilution, il y a conservation de la quantité de matière :
coV0 = c1V
Donc : V0 = 21,01,0 10
100 100
V L = 10 mL
Liste du matériel : pipette jaugée de 10 mL, fiole jaugée de 1,0 L avec bouchon, pissette d’eau
distillée.
Solution : la solution S0.
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Étapes :
- Prélever un échantillon de volume V0 = 10 mL de la solution S0 à l’aide d’une pipette
jaugée de 10,0 mL.
- L’introduire dans une fiole jaugée de 1,0 L.
- Compléter avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge.
- Boucher et agiter.
b. L’expérimentateur fait cette correction car la burette graduée lui permet de donner le
résultat avec cette précision et avec cette source d’erreur.
c. L’expérimentateur titre une solution d’hydroxyde de sodium par de l’acide chlorhydrique.
Avant l’équivalence, H3O+ est le réactif limitant et après, HO
- est le réactif limitant.
Avant l’équivalence, la solution est bleue puis après elle est jaune.
d. Si le volume à l’équivalence a été repéré à la goutte près, la solution doit redevenir bleue
lorsque l’expérimentateur ajoute une goutte de solution S1.
e. HO- (aq) + H3O
+ (aq) → 2H2O (l).
f. À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques :
+-
3H O ,eHO ,i
1 1
nn
c1V1 = cVe
c1 = e
1
cV
V
c1 = 3
2
3
0,10 6,0 106,0 10
10,0 10
molL
-1
g c0 = 100 c1 = 6,0 molL-1
, l’indication portée sur l’étiquette est correcte.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
20. a. exp
0,088612,03 mL 0,0886 0,0313
8eV s s
b. ks = 2 0,0313 = 0,062 ;
Ve = 0,06 mL ;
Ve = 12,03 0,06 mL.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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21. a.
pH=f(V)
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12
V en mL
pH Série1
b. C7H6O3 (aq) + HO- (aq) → C7H5O3
- (aq) + H2O (l).
c. Ve = 7,5 mL.
d. À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques :
-
7 6 3C H O ,i HO ,e
1 1
nn
csVs = cVe
cs = e
S
cV
V
cs = 2 3
3
3
2,5 10 7,5 109,4 10
20,0 10
molL
-1
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
22. a. Ve = 15,0 mL, pHe = 7,0.
b. VI = 15,0 mL = Ve.
c. La dérivée est plus difficile à calculer avec des points expérimentaux et donc la source
d’erreur est plus importante.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
23. a. Protocole expérimental du titrage :
- Prélever, à l’aide d’une pipette jaugée, un échantillon de volume Vs = 20,0 mL, d’une
solution sulfate de fer (II) ( Fe2+
(aq), SO42-
(aq)) de concentration cs.
- Introduire le prélèvement dans un erlenmeyer et ajouter un barreau aimanté.
- Placer l’erlenmeyer sur un agitateur magnétique et sous une burette graduée contenant
une solution de permanganate de potassium (K+
(aq), MnO4-
(aq)) de concentration
c = 5,0×10-2
molL-1
.
- Repérer l’équivalence par un changement de couleur (incolore à violet).
- Noter le volume à l’équivalence Ve = 8,2 mL.
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b. L’équation de la réaction support de titrage est :
MnO4- + 8H
+ + 5e
- = Mn
2+ + 4H2O
Fe2+
= Fe3+
+ e- (× 5)
MnO4- (aq) + 5Fe
2+ (aq) + 8H
+ (aq) Mn
2+ (aq) + 5Fe
3+ (aq) + 4H2O ()
À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stoechiométriques.
Donc : 2+ 4-Fe , MnO ,
5 1
i en n
Ou encore : 15
cVVc ss
cs = 5sV
cV
cs = 53
32
100,20
102,8100,5
= 1,0×10
-1 molL
-1
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
24. a. S2O82-
(aq) + 2Fe2+
(aq) → 2SO42-
(aq) + 2Fe3+
(aq).
À l’équivalence les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques :
2-2+2 8S O ,eFe ,i
2 1
nn
Si on prend un volume à l’équivalence Ve = 10,0 mL :
2
S Sc V= cVe
c = 2
S S
e
c V
V
c = 2 3
2
3
1,5 10 20,0 101,5 10
2 10,0 10
molL
-1
b. Matériel : pipette jaugée de 20,0 mL, poire aspirante, bécher, burette graduée, barreau
aimanté, agitateur magnétique.
- Prélever un échantillon de volume Vs = 20,0 mL d’une solution contenant des ions
Fe2+
à l’aide d’une pipette jaugée de 20,0 mL.
- L’introduire dans un bécher et ajouter un barreau aimanté et quelques gouttes
d’orthophénantroline (indicateur de fin de réaction).
- Rincer puis remplir la burette graduée avec une solution de peroxodisulfate de
potassium de concentration c = 1,510-2
molL-1
.
- Placer le bécher sur un agitateur magnétique et disposer la burette au-dessus du
bécher.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
25. a. HCO3- (aq) + H3O
+ (aq) → CO2 (aq) + 2 H2O (l).
À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques :
+3-
3H O ,eHCO ,i
1 1
nn
cSVS = cVe
cS = e
S
cV
V
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cS = 2 3
3
3
2,0 10 14,6 105,8 10
50,0 10
molL
-1
cm = cS M = 0,35 g.L-1
L’indication de l’étiquette est correcte :
cm = 360 mgL-1
= 0,360 gL-1
b. VTAC = S Sc V
c
VTAC = 35,8 10 100
290,020
mL
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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Exercices de synthèse
26. a. 2MnO4- (aq) + 5H2O2 (aq) + 6H
+ (aq) → 2Mn
2+ (aq) + 5O2 (aq) + 8H2O (l).
b. À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques.
c. 4-
2 2H O ,i MnO ,en
5 2
n
' '
5 2
ecVc V
c’ = 5
2 '
ecV
V
c’ = 5
2
32
3
0,025 14,8 109,3 10
10,0 10
molL
-1
d. co = 10c’ = 9,310-1
molL-1
.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
27. a. Ve = 10,5 mL.
b. À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques.
c. -
3H A,i HO ,e
1 3
nn .
d. cSVS =3
ecV
cS = 3
e
S
cV
V
cS = 2 3
3
3
2,0 10 10,5 107,0 10
3 10,0 10
molL
-1
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
28. a. CH3CO2H (aq) + HO- (aq) → CH3CO2
- (aq) + H2O (l).
b. Ve = 20,0 mL.
c. 10,02
eV mL et pH = 5,0 pKa.
d. Courbe 2 : % de CH3CO2H ;
Courbe 3 : % de CH3CO2-.
e. Au point d’intersection, les concentrations des espèces sont égales.
f. Ka =
- +
3 2 3
3 2
CH CO × H O
CH CO H
.
g. Au point d’intersection, Ka = +
3H O et donc pH = pKa = 5,0.
h. Le pH ne varie quasiment pas autour de la demi équivalence, c’est une zone tampon.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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Chapitre 23. Contrôle de la qualité : dosages par titrage direct
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29. a. C3H6O3 (aq) + HO-(aq) → C3H5O3
- (aq) + H2O (l).
b. Le prélèvement est fait avec une pipette jaugée.
c. -
3 6 3C H O ,i HO ,e
1 1
nn
cSVS = cVe
cS = e
S
cV
V
cS = 3
2
3
1 3,2 103,6 10
9 10,0 10
molL
-1
cm = cs M = 3,2 gL-1
donc 32 °D > 18 °D : donc le lait n’est pas frais
d. Il y a une proportionnalité :
cm = cs M = e
S
cV
V M = e (en mL)1
909 10
V = Ve (en mL)
et 10Ve (en mL) = degré Dornic du lait
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
30. a. MnO4- + 8H
+ +5e
- = Mn
2+ + 4H2O 2
SO2 + 2H2O = SO42-
+ 4H+ + 2e
- 5
b. À l’équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques.
c. -
2 4SO ,i MnO ,e
5 2
nn .
d. 1 1
5 2
ecVcV
c1 = 1
5
2
ecV
V
c1 = 5
2
2 32
3
1,0 10 8,0 102,0 10
10,0 10
molL
-1
e. m1 = n1 M = c1 V0 M = 1,3 g présent dans 1,00104 m
3 d’air.
f. m2 =1
410
m= 1,310
-4 g présent dans 1 m
3 d’air.
g. m2 = 1,3102 g < 500 g donc le seuil d’alerte n’est pas dépassé.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
31. Proposition de rédaction d’une synthèse de documents Plusieurs espèces chimiques sont présentes dans le vin, la plus abondante est l’eau (au moins
80 %), la deuxième est l’éthanol qui représente entre 7 à 16 % du volume total du vin.
D’autres espèces peuvent être présentes dans des proportions différentes selon la qualité,
l’âge et le type de vin (rouge, blanc). On trouve des acides comme l’acide citrique, lactique,
tartrique, malique, des espèces ioniques, du dioxyde de soufre et des sucres.
On s’intéresse à une espèce particulière : le dioxyde de soufre SO2 qui est un antiseptique
rajouté aux moûts à la vendange et au vin pendant l’élevage, pour contrôler le développement
de microorganismes. Il faut cependant en limiter l’utilisation car une quantité trop importante
pourrait altérer la qualité du vin et même être nocive pour le consommateur.
Le dioxyde de soufre existe sous deux formes : une forme libre et une forme combinée à une
autre espèce chimique présente dans le vin.
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Chapitre 23. Contrôle de la qualité : dosages par titrage direct
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On détermine la quantité de SO2 (libre ou totale) en effectuant un titrage par dosage : l’espèce
titrée est SO2, l’espèce titrante est le diiode I2, et pour repérer l’équivalence, on utilise un
indicateur de fin de réaction : l’empois d’amidon. À l’équivalence, la solution passe
d’incolore à violette. La réaction entre SO2 et I2 (une solution de diiode est préparée avec une
solution de iodure de potassium (K+, I
-) et I2 + I
- I3
-) est une réaction d’oxydoréduction.
L’équation de la réaction support de titrage s’écrit :
I3- + 2e
- = 3I
- × 2
SO2 + 2H2O = SO42-
+ 4H+ + 4e
-
SO2 + I3- + 2H2O SO4
2- + 3I
- + 4H
+
À l’équivalence, on peut écrire la relation suivante :
2 2SO ,i I
1 1
n n
on détermine ainsi la quantité de dioxyde de soufre.
Ce titrage permet de contrôler la qualité du vin. Les normes en vigueur à respecter sont pour
les vins secs : 160 mgL-1
pour les vins rouges, 210 mgL-1
pour les vins blancs et 300 mgL-1
pour les vins liquoreux.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
