TP TS-‐SPE
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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