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THÈME    EAU  /  EAU  ET  ENVIRONNEMENT  TITRAGE  COLORIMÉTRIQUE  DES  IONS  CHLOIRURE   PAGE  1  /  6  

NOM : .......................... PRÉNOM : ................... CLASSE : ............. DATE : ................................. Situation  problème  

L’arrêté  du  6  février  2007,  publié  dans  le  journal  officiel  de  la  république  française,  fixe  la  concentration  maximale  des  ions  chlorure  des  eaux    destinées  à  la  consommation  humaine  à  250  mg.L-­‐1  Il  est  donc  indispensable  de  pouvoir  déterminer  la  concentration  en  ions  chlorure  dans  une  eau  de  consommation  

 I.  Expérience  préliminaires  

• Remplir  la  burette  graduée  d’une  solution    de  nitrate  d’argent      𝐴𝑔! !" + 𝑁𝑂!! !"  de  concentration  𝐶 = 1,0. 10!!  mol. L!!  

• Dans  un  tube  à  essais  (a),  introduire  1,0  mL  d’une  solution  de  chromate  de  potassium    2𝐾! !" + 𝐶𝑟!𝑂!!! !"  de  concentration  𝐶 = 1,0. 10!!  mol. L!!  

• Ajouter  quelques  gouttes  de  la  solution  de  nitrate  d’argent  contenu  dans  la  burette    1) Observer  et  noter  vos  observations    

Il  se  forme  un  précipité  de  couleur  rougeâtre  de  chromate  d’argent  𝐴𝑔!𝐶𝑟!𝑂!(!)    Les  seules  espèces  pouvant  réagir  sont  les  ions  argent  𝐴𝑔! !"  et  les  ions  chromate  𝐶𝑟!𝑂!!! !"    

         

• Dans  un  tube  à  essais  (b),  introduire  1,0  mL  d’une  solution  de  chlorure  de  sodium  Na! !" + Cl! !"  de  concentration  C = 1,0. 10!!  mol. L!!  

• Ajouter  quelques  gouttes  de  la  solution  de  nitrate  d’argent  contenu  dans  la  burette    

2) Observer  et  noter  vos  observations  Il  se  forme  un  précipité  de  couleur  blanche  (qui  s’obscurcit  à  la  lumière)  de  nitrate  d’argent  𝐴𝑔𝐶𝑙(!)  Les  seules  espèces  pouvant  réagir  sont  les  ions  argent  (𝐴𝑔! !" )  et  les  ions  chlorure  (𝐶𝑙! !" )  

         

• Dans  un  tube  à  essais  (c),  introduire  1,0  mL  de  la    solution  de  chromate  de  potassium  et  1,0  mL    et  la    solution  de  chlorure  de  sodium  

• Ajouter  gouttes  à  gouttes  de  la  solution  de  nitrate  d’argent  contenu  dans  la  burette    3) Observer  et  noter  vos  observations    

Il  se  forme  un  précipité  de  couleur  blanche  puis  après  un  ajout  suffisant  de  solution  de  nitrate  d’argent  un  précipité  rougeâtre  apparaît  

 

4) Écrire  les  équations  des  réactions  se  produisant  dans  les  tubes  (a)  et  (b)  ,  sachant  que  les  précipités  formés  sont  constitués  successivement,  de  chromate  d’argent    𝐴𝑔!𝐶𝑟!𝑂!(!)    et  de  chlorure  d’argent  𝐴𝑔𝐶𝑙(!)  Formation  du  précipité  de  chromate  d’argent  

2𝐴𝑔! !" + 𝐶𝑟!𝑂!!! !" ⇄  𝐴𝑔!𝐶𝑟!𝑂!(!)    Formation  du  précipité  de  chlorure  d’argent    

𝐴𝑔! !" +  𝐶𝑙!!"

⇄  𝐴𝑔𝐶𝑙(!)  

               

5) Quel  précipité  se  forme  en  premier  dans  le  tube  (c)  ?  Qu’observe-­‐t-­‐on  si  on  continue  à  ajouter  de  la  solution  de  nitrate  d’argent?  Le  précipité  de  chlorure  d’argent  𝐴𝑔𝐶𝑙(!)  se  forme  en  premier,  puis  si  l’on  continu  à  ajouter  de  la  solution  de  nitrate  d’argent,  la  couleur  du  précipité  de  chromate  d’argent  𝐴𝑔!𝐶𝑟!𝑂!(!)    apparaît    Ce  précipité    𝐴𝑔!𝐶𝑟!𝑂!(!)      se  forme  dans  un  second  temps,  lorsque  tous  les  ions  chlorures  ont  été  utilisés  pour  former  le  précipité  de  chlorure  d’argent  𝐴𝑔𝐶𝑙(!)  On  peut  dire  que  le  précipité  de  chromate  d’argent  est  plus  soluble  que  le  précipité  de  chlorure  d’argent    

 

• Dans  un  tube  à  essais    A,  introduire  un  volume  𝑉! = 5,0  mL    de  la  solution  de  chlorure  de  sodium  et  un  volume  𝑉 = 4,0  mL    de  la  solution  de  nitrate  d’argent    

• Dans  un  tube  à  essais    B,  introduire  un  volume  𝑉′! = 5,0  mL    de  la  solution  de  chlorure  de  sodium  et  un  volume  𝑉′ = 6,0  mL    de  la  solution  de  nitrate  d’argent  

• Dans  chaque  tube  à  essais,  verser  un  volume  𝑉! = 0,5  𝑚𝐿  de  la  solution  de  chromate  de  potassium,  agiter    

6) Observer  et  noter  vos  observations  Tube  à  essais  A  :  On  observe  un  précipité  blanc  de  chlorure  d’argent    Tube  à  essais  B  :  On  observe  un  précipité  rougeâtre  de  chromate  d’argent    

       

7) Avant  l’ajout  de  la  solution  de  chromate  de  potassium,  déterminer  lequel  des  deux  réactifs  est  en  excès  dans  chaque  bécher  La  réaction  ayant  eu  lieu  dans  les  tubes  à  essais  avant  ajout  de  solution  de  chromate  de  potassium  résulte  de  l’action  des  ions  chlorure  sur  les  ions  argents      

𝐴𝑔! !" + 𝐶𝑙!!"

⇄  𝐴𝑔𝐶𝑙(!)  

dans  le  tube  à  essais  A  les  proportions  des  réactifs  sont    pour  l’ion  argent    

𝑛(𝐴𝑔! !" )1

=  𝐶×𝑉1

= 1,0. 10!!×5,0. 10!! =  5,0. 10!!    pour  l’ion  chlorure  

𝑛 𝐶𝑙! !"

1=𝐶×𝑉!1

=  1,0. 10!!×  4. 10!! = 4,0. 10!!    

𝑛(𝐴𝑔! !" )1

>𝑛 𝐶𝑙! !"

1  

dans  le  tube  à  essais  A  ce  sont  les  ions  chlorure  qui  sont  en  excès  tous  les  ions  argent  sont  consommés  pour  formé  le  précipité  blanc,  il  ne  reste  plus  d’ion  argent  pour  réagir  avec  les  ions  chromate  ajoutés  

 dans  le  tube  à  essais  B  les  proportions  des  réactifs  sont    pour  l’ion  argent    

𝑛(𝐴𝑔! !" )1

=  𝐶×𝑉′1

= 1,0. 10!!×5,0. 10!! =  5,0. 10!!    pour  l’ion  chlorure  

𝑛 𝐶𝑙! !"

1=𝐶×𝑉!′1

=  1,0. 10!!×  6. 10!! = 6,0. 10!!    

𝑛(𝐴𝑔! !" )1

<𝑛 𝐶𝑙! !"

1  

dans  le  tube  à  essais  B,  ce  sont  les  ions  argent  qui  sont  en  excès  tous  les  ions  chlorure  sont  consommés  les  ions  argent  restant  (non  utilisés  pour  former  le  précipité  blanc)  s’associent  aux  ions  chromate  ajoutés  pour  formés  le  précipité  rouge  

 

8) Justifier  l’emploi  du  chromate  de  potassium  comme  indicateur  de  fin  de  réaction  lors  du  titrage  des  ions  chlorure  par  les  ions  argents.  Si  des  ions  argent,  chlorure  et  chromate  sont  mis  en  présence,  ce  qui  sera  le  cas,  lors  de  la  réaction  de  titrage,  (𝐴𝑔! !" + 𝐶𝑙!

!"⇄  𝐴𝑔𝐶𝑙(!))  le  précipité  rouge  de  chromate  d’argent  

ne  pourra  apparaître  que  lorsque  les  ions  argent  auront  été  introduits  sont  en  excès.  Tant  que  ce  n’est  pas  le  cas,  seul  le  précipité  de  chlorure  d’argent  sera  visible.  Au  delà  de  l’équivalence,  le  précipité  rouge  de  chromate  d’argent  pourra  se  former  avec  l’excès  d’ion  argent  La  solution  de  chromate  de  potassium  pourra  donc  servir  d’indicateur  de  fin  de  la  réaction  entre  les  ions  chlorure  présents  dans  l’eau  minérale  et  les  ions  argent  de  la  solution  titrante  de  nitrate  d’argent.  La  solution  de  chromate  de  potassium  permet  donc  de  repérer  le  changement  de  nature  du  réactif  limitant  lors  de  la  réaction  de  titrage.  

   

             

II.  Titrage  des  ions  chlorure  dans  une  eau  minérale    1) À  partir    des  résultats  précédents  proposer  un  protocole  expérimental  pour  déterminer  la  

concentration  𝐶  en  ion  chlorure  de  l’eau  minérale  mise  à  disposition.  On  utilisera  une  solution  de  chromate  de  potassium    comme  indicateur  coloré  et  de  nitrate  d’argent    précédente  de  concentration  C! = 1,00. 10!!  mol. L!!  

 

• On  prélève  à  la  pipette  jaugée  un  volume  V=  10  mL  d’eau  minérale  dont  on  souhaite  titrer  les  ions  chlorure  qu’elle  renferme  que  l’on  transvase  dans  un  bécher  renfermant  un  turbulent  et  à  laquelle  on  ajoute  quelques  gouttes  d’indicateur  de  fin  de  réaction  (solution  de  chromate  de  potassium)    

 • La  burette  est  remplie  de  solution  titrante  

constituée  d’une  solution  de  nitrate  d’argent  (𝐴𝑔! !" + 𝑁𝑂!! !" )  

 • On  place  le    bécher  sur  l’agitateur  

magnétique  couvert  d’une  feuille  blanche    • On  verse  lentement    la  solution  titrante  

jusqu’à  observer  l’apparition  d’un  précipité  de  couleur  rouge    

 • On  note  le  volume  V!  correspondant  à  

l’équivalence      

• On  répète  ces  opérations  pour  réaliser  une  nouvelle  mesure  du  volume  à  l’équivalence  

 

   

Après  accord  du  professeur  réaliser  le  titrage    

2) Noter  la  valeur  du    volume  versé  à  l’équivalence  noté  V!    appel  du  professeur    

V! = 10,3𝑚𝐿    

 

3) Écrire  l’équation  de  la  réaction  de  titrage.  𝐴𝑔! !" + 𝐶𝑙!

!"⇄  𝐴𝑔𝐶𝑙(!)  

   

4) On  rappelle  qu’à  l’équivalence,  pour  réaction  de  titrage  d’équation  𝑎  𝐴 + 𝑏  𝐵⟶ 𝑐  𝐶 + 𝑑  𝐷  ,  les  quantités  de  réactifs  𝑛 𝐴  𝑒𝑡  𝑛(𝐵)  ont  été  introduites  dans  les  proportions  stoechiométriques  et  qu’elles  sont  donc  liées  par  la  relations    

𝑛(𝐴)𝑎

=𝑛(𝐵)𝑏

 

a) Déterminer  la  concentration  en  ion  chlorure   Cl!(!") de  l’eau  minérale  dosée.  

Cl!(!") =𝑛(Cl! !" )

𝑉  

or  à  l’équivalence  les  quantités  de  réactifs  introduits  sont  dans  les  proportions  stoechiométriques      

𝑛(Cl! !" )1

=𝑛(𝐴𝑔! !" )

1  

soit  𝑛 Cl! !" = 𝑛(𝐴𝑔! !" )  

or  𝑛 𝐴𝑔! !" =  𝐶!×𝑉!    

               

Cl!(!") =𝑛(𝐴𝑔! !" )

𝑉  

Cl!(!") =𝐶!×𝑉!𝑉

 

or  le  volume  d’eau  minérale  prélevé  V = 10,0. 10!!L  

Cl!(!") =1,00. 10!!×10,3. 10!!

10,0. 10!!  

 Cl!(!") = 1,03. 10!!mol. L!!  

 b) En  déduire  la  concentration  massique  t(Cl!(!"))  et  l’exprimer  en  mg. L!!  

 t Cl! !" = M Cl × Cl!(!")  

M Cl = 35,5  g.mol!!  t Cl! !" = 35,5×1,03. 10!!  t Cl! !" = 36. 10!!g. L!!  

 

 

c) Les  normes  sanitaires  préconisent  une  concentration  massique  maximale  de  250  mg. L!!en  ion  chlorure  pour  une  eau  de  consommation  quotidienne.  Peux-­‐t-­‐on  alors  consommer  l’eau  minérale  testée  

Comme  t Cl! !" > 250  mg. L!!  la  consommation  de  cette  eau  minérale  n’est  pas  recommandée    

 

t!Cl!(!")! = 366  mg. L!!  

Critères  d’évaluation      

Rangées dégagées

Blouse attachée

Pot poubelle sous burette

Rinçage burette graduée

Pas de bulle dans la burette

Zéro de la burette

Utilisation pipette graduée

Noter les solutions sur bécher

Utilisation correcte tubes à essai

Paillasse dégagée

Pipetage 10 mL NaCl

Refaire le zéro de la burette

Agencement correct du dispositif titrage

Repérage de l'équivalence

Refaire le zéro de la burette

Rangement de la paillasse

Justification chromate comme indicateur  

Titrage colorimétrique des ions chlorures dans une eau minérale

Rangées dégagées * * * * * * * *

Blouse attachée * * * * * * * *

Pot poubelle sous burette * * * * * * * * * * * * * * * *

Rinçage burette graduée * * * * * * * * * * * * * * * *

Pas de bulle dans la burette * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Zéro de la burette * * * * * * * * * * * * * * * *

Utilisation pipette graduée * * * * * * * *

Noter les solutions sur bécher * * * * * * * *

Utilisation correcte tubes à essai * * * * * * * *

Paillasse dégagée * * * * * * * *

Pipetage 10 mL NaCl * * * * * * * * * * * * * * * *

Refaire le zéro de la burette * * * * * * * *

Agencement correct du dispositif titrage * * * * * * * * * * * * * * * *

Repérage de l'équivalence * * * * * * * * * * * * * * * *

Refaire le zéro de la burette * * * * * * * *

Rangement de la paillasse * * * * * * * *

Justification chromate comme indicateur * * * * *

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