Fiche de présentation de la ressource - cndp.fr

Fiche de présentation de la ressource
|Classe : Terminale STL-SPCL |Enseignement : Physique-chimie PCL | |THEME du programme : Chimie et développement |Sous-thème : Analyses |
|durable |physico-chimiques | |Titrages comparés d'une solution d'ions aluminium(III) |
Extrait du BOEN : Dosage par titrage
|NOTIONS ET CONTENUS |capacités EXIGIBLES |
|Réactions support de |Proposer et réaliser un protocole de titrage |
|titrage : |mettant en jeu une réaction de précipitation |
|Précipitation (suivi par |suivie par conductimétrie. |
|conductimétrie) |Interpréter qualitativement l'allure de la courbe|
| |de titrage par suivi conductimétrique en |
| |utilisant des tables de conductivités ioniques |
| |molaires et en déduire le volume à l'équivalence |
|Titrage avec indicateurs |du titrage. |
|colorés : | |
|Indicateur coloré |Justifier le choix d'un indicateur coloré pour un|
|acido-basique ; zone de |titrage donné à partir de la courbe de titrage |
|virage. |pH-métrique et/ou des diagrammes de prédominance.|
|Choix d'un indicateur pour| |
|un titrage donné. |Proposer et réaliser un protocole de titrage |
| |mettant en ?uvre un indicateur coloré. Repérer |
| |expérimentalement l'équivalence. |
( Prérequis
- titrages avec suivi pH-métrique (programme de première)
- connaissances sur les précipités et les complexes (programme de
terminale)
- fonctionnement d'un indicateur coloré acido-basique, diagramme de
prédominance (programme de terminale) Compétences transversales et attitudes Adopter une attitude critique et réfléchie vis-à-vis de l'information
disponible, réaliser le dispositif expérimental correspondant à un
protocole, proposer et/ou justifier un protocole. Extraire des informations des données expérimentales et les exploiter,
analyser l'ensemble des résultats de façon critique et faire des
propositions pour améliorer la démarche ou le modèle. Prendre des initiatives, des décisions. Rendre compte de façon écrite.
1 Type de ressource Activité expérimentale à destination des élèves. Résumé du contenu de la ressource Cette activité expérimentale permet de comparer différentes méthodes de
titrage pour l'analyse d'une même solution (chlorure d'aluminium(III) par
la soude), et ainsi de réfléchir à la pertinence de chacune des méthodes
employées. Elle peut donc constituer un support comme activité bilan sur les titrages. Au cours de cette activité, une utilisation d'un logiciel de simulation de
titrage (Dozzzaqueux, logiciel gratuit téléchargeable sur
http://jeanmarie.biansan.free.fr/dozzzaqueux.html) est suggérée. Cette
partie peut être adaptée ou supprimée suivant les disponibilités de chaque
lycée. ( Des remarques pour le professeur, des résultats expérimentaux et des
éléments de réponse aux questions posées sont également proposés en fin de
ressource.
|Mots clés de recherche : titrage, suivi pH-métrique, indicateur de fin de |
|réaction, indicateur coloré acido-basique, détection de l'équivalence | |Provenance : Odile BOUDET ; odile.boudet@gmail.com |
RN-STL Activité expérimentale Titrages comparés d'une solution d'ions aluminium(III) |? L'aluminium est un métal incontournable dans |[pic] |
|l'industrie, qui en produit environ 40 millions |http://scn.wikipedia.org/wiki/|
|de tonnes par an pour ses utilisations dans la |File:Aluminium.jpg |
|construction, l'emballage, l'aéronautique ou | |
|encore les transports. Il se place ainsi à la | |
|seconde place dans la production métallique, | |
|après le fer (1 700 millions de tonnes). | |
| | |
|Cette forte utilisation s'explique par plusieurs| |
|caractéristiques de ce métal : il est léger, | |
|malléable, résiste très bien à l'oxydation, et | |
|présente un taux de recyclage très élevé, de | |
|l'ordre de 80%. | |
| | |
|(Données chiffrées : BIHOUX Philippe, DE | |
|GUILLEBON Benoît, Quel futur pour les métaux ?, | |
|2010, EDP Sciences) | |
| |
|? L'aluminium est essentiellement présent à l'état naturel dans une roche, la |
|bauxite, contenant de l'alumine Al2O3. Cette roche a été découverte en 1821 |
|par Pierre Berthier aux Baux-de-Provence, près d'Avignon, d'où son nom. |
|Dans l'alumine, l'aluminium est sous forme ionique Al3+. |
| |
|La production d'aluminium métallique à partir d'alumine est réalisée par le |
|procédé Bayer, mis au point en 1887. Ce procédé exploite la réactivité en |
|solution aqueuse de l'ion Al3+ avec les ions hydroxyde HO-. |
? Objectifs de la séance : - comprendre la réactivité des ions Al3+ avec les ions HO-, et
comprendre l'intérêt du procédé Bayer simplifié présenté dans la suite
de l'énoncé. - exploiter cette réactivité pour réaliser différents titrages d'une
solution contenant des ions Al3+ par une solution de soude. |À votre disposition au cours de la séance : |
|- tubes à essais |
|- solution notée (S) de chlorure d'aluminium(III) de concentration |
|approximative CAl3+ ? 0,1 mol.L-1 |
|- solution de soude de concentration précise CNaOH = 2,00 mol.L-1 |
|- solution d'acide chlorhydrique de concentration approximative CHCl ? 2 |
|mol.L-1 |
|- papier pH |
|- conductimètre avec cellule de conductimétrie et câble |
|- pH-mètre avec électrode(s), câbles et solution étalon |
|- indicateurs colorés : tous les indicateurs colorés |
|acido-basiques disponibles au lycée | Partie 1. Réactivité de l'ion Al3+ avec l'ion HO-
1) Étude expérimentale
? Observations - Placer environ 2 mL de la solution (S) dans un tube à essai et ajouter
goutte à goutte la solution de soude jusqu'à pH 12-13. - Noter vos observations. On relèvera le pH de la solution à chaque
changement notable. - Une fois ces résultats consignés, reprendre le même tube à essai et y
ajouter goutte à goutte la solution d'acide chlorhydrique jusqu'à pH ? 2.
Noter vos observations. On relèvera également le pH de la solution à
chaque changement notable. ? Interprétation Q1. Expliquer les observations à l'aide des données suivantes : Données : pKs(Al(OH)3) = 33 ?4([Al(OH)4]-) = 2.1033 où ?4 est la constante de formation globale du complexe [Al(OH)4]-. On s'appuiera sur l'écriture des différents équilibres chimiques ayant
été établis successivement dans le tube à essai, dont on précisera les
expressions et les valeurs des constantes thermodynamiques d'équilibre. ? Conclusion On souhaite récapituler les informations précédentes sur un diagramme
représentant les espèces majoritaires contenant l'aluminium(III) en
fonction du pH. Q2. Compléter le diagramme suivant avec les espèces : Al3+ (aq), Al(OH)3 (s),[Al(OH)4]- (aq) : 2) Autour du procédé Bayer - Lors du traitement de la bauxite par le procédé Bayer en vue d'obtenir
de l'aluminium, celle-ci est d'abord broyée puis chauffée et mélangée
dans de la soude concentrée. - Le mélange est filtré, le filtrat acidifié par ajout d'acide
chlorhydrique jusqu'à pH 6. ?La bauxite contient entre autres de l'alumine Al2O3, qui représente
environ 50% en masse du minerai, et de l'oxyde de fer(III) Fe2O3 à
hauteur de 15% environ. Nous nous intéresserons à ces deux espèces
uniquement. On fournit, pour les mêmes concentrations que celles utilisées pour le
tracé de l'aluminium, le diagramme suivant pour le fer :
Q3. Quels seraient les cations présents dans la solution si l'on
effectuait le broyage et le mélange dans l'acide chlorhydrique
concentré ? Serait-il facile de les séparer pour produire ensuite de
l'aluminium pur ? Q4. Décrire le mélange obtenu après broyage et mélange en milieu
fortement basique. Quel est l'intérêt de la filtration ? Q5. Quel est l'intérêt de ramener le filtrat à pH 6 ?
Partie 2. Titrages d'une solution contenant des ions Al3+ par la sou