Labolycée Dosages par titrages PDF

Preview

Summary

Download Labolycée Dosages par titrages PDF

Description

Dosages par titrage direct 10 Extraits de sujets corrigés du bac S © http://labolycee.org Notions et contenus Dosages par titrage direct.

x

Réaction support de titrage ; caractère x quantitatif. Équivalence dans un titrage ; repérage de l'équivalence pour un titrage pHmétrique, conductimétrique et par tilisation dn indicater de fin de réaction. x

Compétences exigibles tablir lqation de la raction spport de titrage à partir dn protocole eprimental. Pratiquer une démarche expérimentale pour deie a cceai de ece chiie a iage a e ii de gade hie e a a iaiai d chagee de couleur, dans le domaine de la santé, de eieet ou du contrôle de la qualité. Interpréter qualitativement un changement de pente dans un titrage conductimétrique.

Les sujets sur les titrages se prêtent à des questions sur la précision des mesures et les cac diceide. x Évaluer, à l'aide d'une formule fournie, l'incertitude d'une mesure obtenue lors de la Incertitudes et notions associées réalisation d'un protocole dans lequel interviennent plusieurs sources d'erreurs.

Expression et acceptabilité du résultat

x

Maîtriser l'usage des chiffres significatifs et l'écriture scientifique. Associer l'incertitude à cette écriture.

x

Évaluer la précision relative.

x

Commenter le résultat d'une opération de mesure en le comparant à une valeur de référence.

x

Faire des démarche.

propositions

pour

améliorer

la

Compétences attendues (mais officiellement non exigibles) x Savoir schématiser un dispositif de titrage direct (pH-métrique, conductimétrique ou colorimétrique). x Connaître les proprits dne raction spport de titrage. x Dfinir lqialence dn titrage et en ddire la relation  lqialence. x Saoir reprer prcisment lqialence dans n titrage pH-métrique (méthode des tangentes parallèles ou méthode de la dérivée) ou dans un titrage conductimétrique. x Savoir choisir un indicateur coloré adapté à un titrage acido-basique. x Saoir qn indicater de fin de raction est galement dos lors dn titrage do la ncessit de nen mettre qe qelqes gottes por ne pas fausser le résultat du titrage.

Il est attend de lle qil pisse mener, en autonomie, les étapes nécessaires à la dtermination de la concentration dne espce  laide dn titrage direct (oir Etrait 8 par exemple). MÉTHODE : x

Bien lire lnonc en se lappropriant : - identifier lespce titre et lespce titrante (placée dans la burette). - encadrer lqation de la raction spport d titrage si elle est donne. - différencier le volume titré (prélèvement) du volume de la solution dont on cherche la

concentration (on na pas besoin de titrer lintgralit dn flacon por rifier sa concentration !) - noter si la solution a été diluée avant le titrage : la concentration trouvée sera donc celle de la solution fille et il faudra la multiplier par le facteur de dilution pour trouver la concentration de la solution mère. x

Rappeler la dfinition de lqialence, mme si lnonc ne la demande pas (cest ne étape indispensable à la résolution du problème)

x

Mettre des indices aux grandeurs utilisées dans les relations (Vtitré, VE, V1, Vsolution, n(A)titré, n(B)versé, CA mais pas V, n ou C tout court)

x

Comme toujours, vérifier la cohérence de vos résultats.

Les corrigés sont rédigés par les professeurs de aciai Labce. Te edci de ce cig a aiai de aciai e iedie. Ces corrigés sont accessibles gratuitement et sans inscription sur http://labolycee.org Contacts : https://twitter.com/Labolycee ; https://www.facebook.com/labolycee/ ; [email protected]

Extrait 1 Bac S Antilles Guyane Session de remplacement 09/2013 http://labolycee.org EXERCICE 2  UN EXEMPLE DE CHIMIE VERTE : LA SYNTHÈSE DE LIBUPROFÈNE ACCÈS CORRECTION Troisième partie : ae d c dbfe Afin de réaliser le titrage de libprofne conten dans n comprim d ibuprofène 400 mg » : - on rdit en podre le comprim dans n mortier  laide dn pilon ; - on spare la molcle actie des ecipients par dissoltion dans lthanol qe lon apore ensuite (les excipients sont insolbles dans lthanol) ; - on introdit la podre obtene dans n becher et on ajote eniron 40 mL dea distille ; - le titrage est effect  laide dne brette grade contenant ne soltion aqese dhdrode de sodim (Na+(aq) + HO(aq)) de concentration molaire apportée cb = 0,20 mol.L-1. Le titrage est suivi par pH-métrie (les courbes obtenues sont tracées dans le document 3 ci-après). 3.1. Raliser n schma d montage permettant deffecter le titrage. 3.2. Dfinir lqialence dn titrage. 3.3. On rentre dans un tableur-grapheur les différentes valeurs du pH mesurées en fonction du volume Vb de soltion dhdrode de sodim ajote. On tilise les fonctionnalits d tablerdpH . Les courbes grapheur pour dériver le pH par rapport à Vb, la grandeur obtenue est notée dVb dpH tracées suite au titrage pH-métrique sont pH = f(Vb) et = g(Vb) (document 8). dVb

3.3.1. Parmi les courbes 1 et 2, quelle est celle qui représente pH = f(Vb) et celle qui dpH = g(Vb) ? Justifier. représente dVb 3.3.2. Déterminer la valeur du volume équivalent VE par une méthode de votre choix. On note,  prsent, libprofne RCOOH.

ACCÈS CORRECTION

3.4.  qel cople acide/base appartient lion hdrode HO ? 3.5. crire lqation de la raction spport de titrage. 3.6. Qelles caractristiqes doit possder ne raction chimiqe por tre tilise lors dn titrage ? 3.9.  laide des qestions 3.3.2. et 3.5, dterminer la qantit de matire dions hdroxyde nE(HO) erse  lqialence et en ddire la qantit de matire ni(ib) dibprofne titr. 3.10. Ddire des rsltats prcdents la masse m dibprofne titr et comparer cette dernire à la valeur attendue. 3.12. Parmi les indicateurs colorés acido-basiques proposés dans le tableau ci-après, quel est celui qui est le mieux adapté au titrage précédent ? Justifier. Indicateur coloré Couleur acide Zone de virage Couleur basique Vert de bromocrésol jaune 3,8  5,4 bleu Phénolphtaléine incolore 8,2  10 rose Jane daliarine jaune 10,1  12,0 rouge-orangé Données : Masse molaire de libprofne : M(C13H18O2) = 206 g.mol-1. ACCÈS CORRECTION

Extrait 2 : Bac S 2013 Polynésie EXERCICE I. COMPOSITION DUN VIN

http://labolycee.org

ACCÈS CORRECTION La ee aiae e dide de fe d i e ie a e geeai européenne. Celle-ci cie gaee a i dacidi ae e ie aec a ece dacide tartrique dans le vin. Dans cet exercice,  iee  a deiai de ce de gade. Les parties 1 et 2 sont indépendantes. Les docments tiles  la rsoltion sont rassembls en fin deercice. Données :  Masses molaires atomiques : Élément M (g/mol)

H 1,00

C 12,0

O 16,0

N 14,0

S 32,1

 Masse molaire de lacide tartriqe, not H2A : M(H2A) = 150 g.mol-1.  En prsence dempois damidon, le diiode donne  ne soltion aqese ne teinte iolet foncé. Les ions iodure I, les ions sulfate SO42 et le dioxyde de soufre en solution sont incolores. 1. Dosage du dioxyde de soufre dans le vin. Un laboratoire dpartemental danalse doit dterminer la concentration de diode de sofre SO2(aq) dans un vin blanc. Un technicien dose ce dernier  laide dne soltion aqese de diiode aqueux I2(aq). Pour cela, il introduit dans un erlenmeyer, un volume V 1 = (20,00 r 0,05) mL de vin blanc limpide trs pe color en ert ple, 4 mL dacide slfriqe incolore et 1 mL dempois damidon également incolore. La solution titrante, de concentration en diiode C2 = (1,00 r 0,01)×102 mol.L-1 est ensuite ajote jsq lqialence repre par le changement de coler d milie ractionnel. Lqialence est obtene aprs aoir ers n olme VE = (6,28 r 0,05) mL de solution de diiode. Lqation spport d dosage est : I2(aq) + SO2(aq) + 2H2O(l) o 2I(aq) + SO42(aq) + 4H+(aq) 1.1. Préciser, en justifiant, le changement de coler qi permet de reprer lqialence. 1.2. Déterminer la concentration molaire C1 en dioxyde de soufre de ce vin et en déduire que sa concentration massique Cmexp en dioxyde de soufre est égale à 0,201 g.L-1. ΔCmexp 1.3. Déterminer lincertitde relatie dont on admet que, dans les conditions de Cmexp 2

2 2 § ΔCmexp · § ΔVE · § ΔC2 ·  leprience, elle satisfait  : ¨¨ ¸¸ ¨ ¸ ¨ ¸ . C V C © ¹ © ¹ mexp E 2 © ¹ En déduire un encadrement de la concentration massique Cmexp obtenue par le technicien.

1.4. Cette concentration est-elle conforme à la réglementation européenne ? Justifier.

2. Acidité « totale  d  e acde ae. ACCÈS CORRECTION 2.3. Acidit totale dn in blanc. Por dterminer lacidit totale dn in blanc dappellation protge, on introdit 20,0 mL de ce vin dans une fiole à vide et on procède au dégazage du vin. On doit alors ajouter un olme V = 15,5 mL dne soltion dhdrode de sodim de concentration molaire C = 0,100 mol.L-1 à cet échantillon pour obtenir un mélange de pH = 7. On admet e ai de a aci i e di e : H2A

+ 2HO

Æ A2 + 2H2O

2.3.1. Qel est lintrt d dgaage d in ? 2.3.2. Calculer la quantité de matière nHO - dions HO correspondante puis la masse dacide tartriqe poant ragir aec cette qantit dions HO. En déduire « lacidit totale » du vin étudié. DOCUMENTS POUR LEXERCICE I Document 1 : Extrait de la réglementation sur le vin. Réglementation européenne :   La concentration massique en dioxyde de soufre ne doit pas dépasser 210 mg.L -1 dans un vin blanc   Document 2 : Lacide tartriqe Lacide tartriqe est lacide majoritaire dans le in. Parmi les acides faibles qe pet contenir le in, on troe galement de ga dissos dans lea dont la prsence contribe  apporter de lacidit a in : le dioxyde de soufre et le dioxyde de carbone. Document 3 : Acidit totale dn in. Lacidit d in se mesre en g/L qialent dacide tartriqe. Sa dtermination se fait en amenant le pH d in  7,0 par addition dne soltion dhdrode de sodim Na +(aq) + HO(aq) sur un échantillon de in dont on a etrait le ga carboniqe. Le olme de soltion dhdrode de sodim ajot permettrait de faire ragir ne masse dacide tartriqe qi correspond  lacidit totale d in.

ACCÈS CORRECTION

Extrait 3 : Bac S 2013 Liban

http://labolycee.org

EXERCICE I  ACIDE LACTIQUE ET MÉDECINE ANIMALE ACCÈS CORRECTION Des tests deffort sont pratiqs par des trinaires afin daler la condition phsiqe des chevaux. Celle-ci est lie  lapparition dacide lactiqe dans les mscles poant entraner des crampes douloureuses après un exercice physique prolongé. 2. Te deff d cea Le test deffort dn cheal est constit de plsiers phases. Drant chacne delles, le cheval se dplace  ne itesse constante qi est agmente dne phase  latre et on mesre sa frqence cardiaqe ainsi qe sa itesse. Une prise de sang est effecte  lisse de chaqe temps deffort afin de doser lacide lactiqe. Donnée : masse molaire de lacide lactiqe : 90,0 g.mol1 2.1.

Dosage de lacide lactiqe aprs ne phase d test Le cheval court durant trois minutes à la vitesse de 500 m/min. Un vétérinaire prélève ensuite sur ce cheval un volume V = 1,00 mL de sang dont il extrait lacide lactiqe. Cet acide est dissos dans lea por obtenir ne soltion S de volume VS = (50,00 ± 0,05) mL. Il réalise le dosage de la totalité de cette solution S par ne soltion aqese dhdrode de sodim Na +(aq) + HO(aq) de concentration molaire C1 = (1,00 ± 0,01) u 103 mol.L1. Lqialence est obtene por n olme de soltion dhdrode de sodim ajote VE = (4,0 ± 0,4) mL.

2.1.1.

crire lqation de la raction spport d dosage en tilisant la notation AH por lacide lactiqe.

2.1.2.

Exprimer la concentration molaire CS en acide lactique de la solution S puis calculer sa valeur.

'X . X On admet qne incertitde relatie est ngligeable deant ne atre, si elle est environ dix fois pls petite. Dans lhpothse o les incertitdes relaties sr V S et C1 sont négligeables ' CS ' VE est égale à . devant celle sur VE, on admet qe lincertitde relatie CS VE Déterminer lencadrement de la concentration molaire en acide lactiqe CS obtenue par le vétérinaire.

2.1.3.

Lincertitde relatie dne grander X est dfinie par le rapport

2.1.4.

En ddire lencadrement de la concentration molaire C en acide lactiqe dans le sang du cheval.

ACCÈS CORRECTION

Extrait 4 : Bac S 2013 Pondichéry http://labolycee.org EXERCICE II  MOLÉCULE DIBUPROFÈNE ACCÈS CORRECTION Libprofne est ne molcle de formle brte C 13H18O2. Son nom en nomenclature officielle est acide 2-(4-isobutylphényl)propanoïque. De par ses propriétés anti-inflammatoire, antalgique et antipyrétique, elle constitue le principe actif de divers médicaments. Pae 3 : Dae de bfe da  dcae Ltiqette dn médicament classé dans la catégorie pharmaco-thérapeutique « antiinflammatoire non stéroïdien » fournit les informations suivantes : Composition Ibfe.400 g Excipients : amidon de maïs, silice colloïdale anhydre, amidon prégélatinisé, acide stéarique. Forme pharmaceutique Comprimé enrobé (boîte de 30) Por rifier, la qantit dibprofne conten dans n comprim, on procde  n titrage acido-basique selon le protocole suivant : Étape 1. Préparation de la soltion aqese dibprofne On broie le comprim contenant libprofne dans 20 mL dthanol. On filtre le mlange obten. Le filtrat, contenant libprofne, est ensite dil dans de lea afin dobtenir Vs= 100 mL de solution S. On admettra que cette soltion S dibprofne a le mme comportement qne solution aqueuse. Étape 2. Titrage acido-basique La totalit d olme VS de soltion S est dos  laide dne soltion aqese dhdrode de 101 mol.L1. sodium (Na+ + HO) de concentration cB = 1,50 Lindicater color de fin de raction est la phnolphtaline. Lqialence est dtecte por 12,8 mL de soltion dhdrode de sodim. Données : Phénolphtaléine : incolore pour pH < 8,2 ; zone de virage pour pH compris entre 8,2 et 10 ; rose pour pH > 10.

ibuprofène noté RCOOH

Solubilité da ea très faible

base conjuguée notée RCOO

importante

excipients

pratiquement nulle

éthanol

forte

Substance

Solubilité da a importante pratiquement nulle

Écart relatif entre une valer eprimentale Gep et ne aler attende Ga dne grander G  Ga . quelconque G : exp Ga 3.1. Jstifier lsage de lthanol dans le protocole. 3.2.

crire lqation de la raction spport de dosage.

3.3.

Comment repère-t-on expérimentalement lqialence lors d titrage ?

3.4.

Dterminer la aler de la masse dibprofne dans n comprim, dtermine par ce dosage.

3.5.

Calcler lcart relatif entre la masse mesre et la masse annonce par ltiqette. ACCÈS CORRECTION

http://labolycee.org Extrait 5 : Bac S Antilles 2014 (remplacement) Exercice III. LE DIOXYDE DE CARBONE : LE REDUIRE DANS LATMOSPHERE ET LE VALORISER ACCÈS CORRECTION 1. Traitement des eaux usées alcalines par le dioxyde de carbone. Document 1 Pour pouvoir déverser des eaux usées dans les canalisations ou dans les eaux du domaine public, il faut que celles-ci aient un pH généralement compris entre 6,5 et 8,5. Les eaux usées alcalines (basiques) peent tre  netralises  aec des acides minra ; cependant, le procédé technique est complexe et l'utilisation de ces acides n'est pas sans problème : corrosion, salinisation (chlorures, sulfates, phosphates, nitrates), risque de surdosage. La « netralisation  a diode de carbone s'impose dans la plpart des cas comme la soltion la plus efficace. Les domaines industriels concernés sont multiples: blanchisseries, industries du papier et de la cellulose, industries textiles, laiteries... D'après http://www.carbagas.ch et http://www.Iinde-gas.fr Données : Couples acide/ base : H2O, CO2 (aq) / HCO3 (aq) : pKA1 = 6,4 (à 25 °C) HCO3 (aq) / CO32 (aq) : pKA2 = 10,3 (à 25 °C) H3O+ / H2O H2O / HO (aq) Un groupe d'élèves a comparé la « neutralisation  des ea alcalines par n acide minral et par le dioxyde de carbone à l'aide d'un logiciel de simulation. Dans cette simulation, les eaux usées alcalines sont modélisées par une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (Na+ (aq) + HO (aq)) notée S, de concentration molaire apportée c = 1,0 × 103 mol.L1. Le docment 2 montre loltion d pH de la solution S lorsqu'on ajoute une solution acide. Les solutions acides utilisées sont d'une part, une solution d'acide chlorhydrique (H 3O+ (aq) + Cl (aq)), d'autre part une solution aqueuse de dioxyde de carbone (H 2O,CO2 (aq)), de mêmes concentrations molaires apportées cA = 1,0 × 103 mol.L1.

1.1. crire l'qation de la raction qi se prodit lors de lajot de lacide chlorhdriqe dans la solution S. 1.2. Dans le cas de la neutralisation par le dioxyde de carbone, quelle est l'espèce carbonatée qui prédomine (parmi CO32, HCO3 et CO2) à l'équivalence du titrage ? Justifier. 1.3. En ddire l'qation de la raction lors de lajot de la soltion de dioxyde de carbone dans la solution S. 1.4. Comparer les points dqialence et interprter le rsltat. 1.5. Soit VE le volume à l'équivalence. Pour les deux neutralisations, évaluer graphiquement les variations du pH autour de VE ± 2 gouttes. En déduire la neutralisation la plus adaptée au traitement des eaux usées. ACCÈS CORRECTION

Extrait 6 : Bac S 2014 Polynésie http://labolycee.org EXERCICE I. :  PROPOS DE LACIDE CITRIQUE Lacide ciie e  acide gaie ésent en particulier dans les agrumes. Produit à près de deux millions de tonnes par an dans le monde, ses usages sont ie, ae da ag-aieaie e da idie de cie, mais aussi dans les produits ménagers. ACCÈS CORRECTION 2. Lacde ce,  détartrant On lit sr ltiqette dn sachet de dtartrant  destination des cafetires o des bouilloires : Détartrant poudre : élimine le calcaire déposé dans les tuyaux de la machine. Formule : 100% acide citrique, non corrosif pour les parties métalliques. Contenance : 40,0 g. Afin de vrifier lindication de ltiqette d dtartrant, on dissot le conten dn sachet dans n olme dea distille gal  2,00 L. La soltion ainsi obtenue est notée S. On réalise alors le titrage pH-mtriqe dne prise dessai de 10,0 mL de la solution S par ne soltion aqese dhdrode de sodim, (Na+(aq) + HO(aq)), de concentration molaire égale à (1,00 ± 0,02) u 101 mol.L1. 2.1. Lacide citrique étant un triacide, il est noté AH3. Léquation de la réaction, support du titrage, est la suivante : AH 3(aq) + 3 HO (aq) o A 3(aq) + 3 H 2 O (l) 2.1.1.  partir de leploitation des corbes donnes ci-dessous déterminer la concentration molaire dacide citrique de la solution titrée. Titrage pH-métrique de la solution de détartrant

2.1.2. Calculer le pourcentage en masse, noté p, dacide citriqe dans le sachet de dtartrant. 2.1.3. Lincertitde

'p

sur 2

le

pourcentage 2

2

en

masse

p

est

donnée
...