Exercice 5 ? Titrage d'ions chlorure

CORRECTION des EXERCICES - TITRAGES EN SOLUTIONS AQUEUSES




Exercice 1 - Titrage de dioxyde de soufre dans un vin blanc


Le dioxyde de soufre est un gaz très soluble dans l'eau. En solution
aqueuse, c'est le réducteur du couple oxydant réducteur SO42- (aq) / SO2
(aq). Pour éviter que le vin ne s'oxyde, les ?nologues (spécialistes du
vin) ajoutent du dioxyde de soufre au moût de raisin. Dans un vin blanc, la
concentration massique en dioxyde de soufre est limitée : elle ne doit pas
excéder 210 mg.L-1.
Pour vérifier la conformité de la concentration de dioxyde de soufre dans
le vin blanc, il existe un mode opératoire officiel ; On utilise une
solution titrante de diiode de concentration c1 = 7,80.10-3 mol.L-1. Dans
un erlenmeyer, on verse un volume V2 = 25,0 mL de vin blanc. On ajoute 2 mL
d'acide sulfurique pour acidifier le milieu et 1 mL d'empois d'amidon.
L'empois d'amidon a pour propriété de colorer en bleu noir la solution en
présence de diiode.
Lors du titrage d'un vin blanc, l'équivalence est obtenue après avoir versé
un volume VE = 6,10 mL.

1 . Faire le schéma du montage

( Solution titrante (dans la burette) : solution aqueuse de diiode : I2
(aq) (couleur jaune-orangée)
Concentration connue : c1 = 7,80.10-3 mol.L-1. Volume versé à l'équivalence
: V1E

( Solution titrée (dans le bécher) : vin blanc qui contient le soluté titré
: dioxyde de soufre SO2 (aq)
Concentration inconnue : c2 volume de la prise d'essai : V2 = 25,0 mL

2 . Grâce à quel observable repère-t-on le volume équivalent ?

( Lors de la première partie du dosage, le réactif titrant I2 (aq) (couleur
jaune-orangée) est en défaut. Il est immédiatement consommé dès qu'il est
versé dans le bécher qui contient la prise d'essai.
( A l'équivalence, les réactifs I2 et SO2 sont dans les proportions
stoechiométriques.
( Après l'équivalence, le dioxyde de soufre SO2 est entièrement consommé.
Les molécules de diiode que l'on verse dans le bécher ne sont plus
consommées.

Par conséquent, l'observable que l'on peut utiliser pour détecter
l'équivalence est la couleur de la solution présente dans le bécher.
Incolore avant l'équivalence (en faisant abstraction de la couleur du vin
blanc), la solution présente dans le bécher va prendre la couleur du diiode
après l'équivalence (jaune-orangé). On ajoute pour bien voir le virage
colorimétrique un peu d'empois d'amidon (thiodène). La solution passe ainsi
de l'incolore au noir (couleur du complexe entre la molécule de diiode et
le thiodène).

3 . Donner l'équation de la réaction de titrage.

Elle concerne deux couples oxydant/réducteur : SO42- (aq) / SO2 (aq) et
I2(aq) / I- (aq)

SO42- (aq) + 4 H+(aq) + 2 e = SO2 (aq) + 2 H2O (l)
I2 (aq) + 2 e = 2 I-(aq)

Equation de la réaction : I2 (aq) + SO2 (aq) + 2 H2O (l) ( 2 I-(aq) + SO42-
(aq) + 4 H+(aq)

4 . Quelle est la quantité de matière de diiode n(I2)versé introduite à
l'équivalence ?

n (I2)versé à l'équivalence = c1 . V1E

5 . Calculer la quantité de matière de dioxyde de soufre dissoute dans la
prise d'essai.

A l'équivalence, les réactifs I2 (aq) et SO2 (aq) sont dans les proportions
stoechiométriques.
Puisque les coefficients stoechiométriques de ces deux réactifs sont
identiques, on peut écrire, à l'équivalence, que :
n (I2)versé à l'équivalence = n (SO2 )0

où n (SO2 )0 est la quantité de matière de dioxyde de soufre dans la prise
d'essai.

n (SO2 )0 = c1 . V1E = 7,80.10-3. 6,10.10-3 = 4,76.10-5 mol

6 . Déterminer la concentration molaire puis la concentration massique en
SO2 du vin blanc titré. Est-il conforme à la législation en vigueur ?

c1 . V1E = c2 . V2 soit : c2 = c1 . (V1E / V2)

c2 = 7,80.10-3 . (6,10 / 25,0) = 1,90.10-3 mol.L-1

Concentration massique : Cm = c2.M(SO2) = 1,90.10-3.(64,1) = 1,22.10-1 g.L-
1

Dans un vin blanc, la concentration massique en dioxyde de soufre est à 210
mg.L-1.
Ce vin est donc conforme à la législation.


Exercice 2 - Préparation d'un titrage colorimétrique


Un professeur de chimie désire faire réaliser un titrage colorimétrique par
ses élèves. Il doit préparer sa liste de matériel et, en particulier ,
choisir la burette utilisée : une de 25 mL ou une de 50 mL. Il souhaite que
sa classe dose les ions peroxodisulfate dans un volume V1 = 10,0 mL d'une
solution aqueuse de peroxodisulfate de potassium, 2 K+(aq) + S2O82-(aq). La
concentration de cette solution est : c1 = 1,30.10-2 mol.L-1. La burette
contient une solution aqueuse d'iodure de potassium, K+(aq) + I-(aq), de
concentration : c2 = 1,00.10-2 mol.L-1. Les couples oxydant / réducteur en
présence sont :
S2O82-(aq) / SO42-(aq) et I2(aq) / I-(aq)

1 . Quelle est l'équation de la réaction chimique de titrage ?

( Solution titrante (dans la burette) : solution aqueuse de iodure de
potassium K+(aq) + I-(aq), Concentration connue : c2 = 1,00.10-2 mol.L-1.
Volume versé à l'équivalence : V2E

( Solution titrée (dans le bécher) : solution aqueuse de peroxodisulfate de
potassium, 2 K+(aq) + S2O82-(aq). Concentration connue :
c1 = 1,30.10-2 mol.L-1
volume de la prise d'essai : V1 = 10,0 mL

La réaction de titrage concerne deux couples oxydant/réducteur :
S2O82-(aq) / SO42-(aq) et I2(aq) / I- (aq)

S2O82-(aq) + 2 e = 2 SO42-(aq)
I2 (aq) + 2 e = 2 I-(aq)

Equation de la réaction : S2O82-(aq) + 2 I-(aq) ( 2 SO42-(aq) + I2 (aq)

2 . Quelle est la quantité de matière n1 d'ions peroxodisulfate S2O82-(aq)
contenue dans la solution à titrer ?

n1 = c1 . V1 = 1,30.10-2. 10,0.10-3 = 1,30.10-4 mol

3 . Quelle relation peut-on écrire à l'équivalence ? En déduire le volume
équivalent de ce titrage ?

( Avant l'équivalence, le réactif titrant I- (aq) (incolore) est en défaut.
Il est immédiatement consommé dès qu'il est versé dans le bécher qui
contient la prise d'essai.
( A l'équivalence, les réactifs I- et S2O82- sont dans les proportions
stoechiométriques.
( Après l'équivalence, les ions peroxodisulfate S2O82- sont entièrement
consommés. Les ions iodure que l'on verse dans le bécher ne sont plus
consommés.

A l'équivalence, on peut écrire : n(I-)versé à l'équivalence / 2 = n(S2O82-
)0

Soit : c2 . V2E = 2. c1. V1

Conclusion : V2E = 2. c1. V1 / c2 = 2. 1,30.10-2.10,0 / 1,00.10-2 = 26,0
mL

4 . Quelle burette le professeur va-t-il donner à ses élèves. Ce titrage
« colorimétrique » est-il réalisable ?

Le professeur doit choisir une burette de 50,0 mL.
Cela dit, le titrage choisit présente un gros défaut. Il ne dispose pas
d'un observable exploitable pour déterminer l'équivalence !
Avant l'équivalence, la solution présente dans le bécher va voir sa teinte
devenir de plus en plus sombre (couleur jaune orangée du diiode I2 formé
selon la réaction de titrage).
Après l'équivalence, on ne forme plus de diiode I2 car tout les ions
peroxodisulfate S2O82- ont été consommés. On continue de verser les ions
iodures I- (incolores).
Il sera impossible pour les élèves de déterminer à la goutte près le moment
précis où les ions peroxodisulfate auront été entièrement consommés car il
n'y aura pas de changement de teinte de la solution dans le bécher. Celle-
ci demeurera orange !


Exercice 3 - Titrage de l'acide oxalique


En solution aqueuse, l'acide oxalique appartient au couple CO2,H2O (aq) /
C2O4H2 (aq). Lors du titrage d'un volume V2 = 25,0 mL d'une solution
aqueuse de cet acide, l'équivalence est atteinte après addition d'un volume
VE = 10,0 mL d'une solution acidifiée de permanganate de potassium, de
concentration c1 = 1,00.10-1 mol.L-1.

1 . Décrire le protocole expérimental permettant de réaliser ce titrage.

On place dans une burette la solution titrante de permanganate de potassium
acidifié de concentration c1 = 1,00.10-1 mol.L-1.
Sous la burette, on place un bécher contenant la prise d'essai, c'est à
dire V2 = 25,0 mL d'une solution aqueuse d'acide oxalique de concentration
inconnue.

2 . Ecrire l'équation de la réaction chimique du titrage.

La réaction de titrage concerne deux couples oxydant/réducteur :
MnO4- (aq) / Mn2+ (aq) et CO2,H2O (aq) / C2O4H2 (aq).

MnO4- (aq) + 8 H+(aq) + 5 e = Mn2+ (aq) + 4 H2O (l) ((2)
2 CO2,H2O (aq) + 2 H+(aq) + 2 e = C2O4H2 (aq) + H2O (l) ((5)

Equation de la réaction :

2 MnO4- (aq) + 5 C2O4H2 (aq) + 6 H+ (aq) + 2 H2O (l) ( 2 Mn2+ (aq) + 10
CO2,H2O (aq)

3 . Comment repère-t-on l'équivalence ?

( Avant l'équivalence, le réactif titrant MnO4- (violet) est en défaut. Il
est immédiatement consommé dès qu'il est versé dans le bécher qui contient
la prise d'essai. La solution présente dans le bécher demeure incolore.
( A l'équivalence, les réactifs MnO4- et C2O4H2 sont dans les proportions
stoechiométriques.
( Après l'équivalence, les molécules C2O4H2 sont entièrement consommées.
Les ions permanganate que l'on continue de verser dans le bécher ne sont
plus consommés. La solution prend une teinte violette.

On repère donc l'équivalence par un virage colorimétrique de la solution
présente dans le bécher. (incolore ( violet)

4 . Calculer la quantité de matière d'acide n2 dans la prise d'essai.

A l'équivalence, les réactifs sont dans les proportions stoechiométriques :
On peut écrire :
n(MnO4-)versé à l'équivalence / 2 = n(C2O4H2 )0 / 5

n2 = n(C2O4H2 )0 = (5/2). n(MnO4-)versé à l'équivalence
n2 = (5/2).c1.VE = (5/2). 1,00.10-1.10,0.10-3 = 2,50.10-3 mol

5 . Quelle est la concentration molaire de cette solution acide ?

n2 = c2.V2 d'où : c2 = n2 / V2 = 2,50.10-3 / 25,0.10-3 = 1,00.10-1 mol.L-1

6 . Cette solution a été obtenue en versant, dans la fiole jaugée de volume
V3 = 100 mL, une masse m3 d'acide oxalique pur, puis de l'eau jusqu'au
trait de jauge. Déterminer m3.

m3 = c2.V3.M(C2O4H2) = 1,00.10-1.100.10-3.90,0 = 9,00.10-1 g


Exercice 4 - Titrage condu