TS Spécialité Chimie Exercice résolu

P age |1
TS
Chimie
Spécialité
Contrôle du degré chlorométrique
d’une eau de Javel
Exercice
résolu
Enoncé
Donnée : constante des gaz parfaits R = 8,314 S.I.
L’eau de Javel est un désinfectant énergique constitué, en autres, d’un mélange équimolaire d’ions
chlorure Cl-(aq) et d’ions hypochlorite ClO-(aq). On désire vérifier l’indication portée sur une
bouteille d’eau de Javel : 12,0° CHL (12,0 degrés chlorométriques).
Le degré chlorométrique est égal au volume (exprimé en litre, mesuré à la température T = 273 K
et sous une pression p = 1,013 x 105 Pa) de dichlore Cl2(g) libéré par un volume de 1,00 L d’eau de
Javel sous l’action d’un acide, selon l’équation : ClO-(aq) + Cl-(aq) + 2 H(aq) = Cl2(g) + H2O.
Une mesure directe par gazométrie du volume de dichlore ainsi libéré est délicate. On utilise
donc un dosage en deux étapes :
- on fait agir un excès de solution d’iodure de potassium K+(aq) + I-(aq), sur une prise d’essai d’eau
de Javel : il se forme du diiode I2(aq),
- le diiode ainsi libéré est dosé par une solution de thiosulfate de sodium 2 K+(aq) + S2O32-(aq) de
concentration connue.
1. L’eau de Javel étant concentrée, on doit la diluer 10 fois. Quelle verrerie faut-il utiliser pour
préparer un volume de 100,0 mL de solution diluée d’eau de Javel (ne pas justifier).
2. On introduit successivement dans un erlenmeyer un volume V0 = 10,0 mL de solution d’eau de
Javel diluée, un volume V = 20 mL de solution d’iodure de potassium de concentration massique t =
100 g.L-1 en soluté apporté et 15 gouttes d’acide éthanoïque pur.
a) Ecrire l’équation de la réaction entre les ions hypochlorite et les ions iodure, sachant que les
ions hypochlorite sont réduits en ions chlorure.
b) Pourquoi a-t-on ajouté de l’acide éthanoïque ?
3. On dose le diiode formé par une solution de thiosulfate de potassium de concentration molaire
c’ = 1,00 x 10-1 mol.L-1 en soluté apporté. Le volume versé à l’équivalence est V’E = 10,6 mL.
a) Ecrire l’équation de la réaction entre le diiode et les ions thiosulfate, sachant qu’il se forme
des ions iodure et des ions tétrathionate S4O62-(aq).
b) Comment évolue la teinte de la solution contenue dans l’erlenmeyer au cours du dosage ?
Comment a-t-on repéré l’équivalence ? Comment pourrait-on améliorer la précision de ce
repérage ?
c) A-t-on réalisé un dosage direct ou indirect ?
d) Déterminer la concentration [ClO-(aq)]d des ions hypochlorite dans la solution diluée puis celle
[ClO-(aq)]c dans la solution commerciale d’eau de Javel.
e) Calculer le degré chlorométrique D de cette eau de Javel. A 5% près, ce résultat est-il en
accord avec l’indication de l’étiquette ?
Contrôle du degré chlorométrique d’une eau de Javel
Document : M.Moppert - CPF - Beyrouth
P age |2
Corrigé
1. L’eau de Javel étant concentrée, on doit la diluer 10 fois. Quelle verrerie faut-il utiliser pour préparer un
volume de 100,0 mL de solution diluée d’eau de Javel (ne pas justifier).
Pipette jaugée de 10,0 mL et fiole jaugée de 100,0 mL.
2. a) Ecrire l’équation de la réaction entre les ions hypochlorite et les ions iodure, sachant que les ions
hypochlorite sont réduits en ions chlorure.
2 H+(aq) + ClO-(aq) + 2 e- = Cl-(aq) + H2O
2 I-(aq) = I2(aq) + 2 e--------------------------------------------------2 H+(aq) + 2 I-(aq) + ClO-(aq) = Cl-(aq) + I2(aq) + H2O (1)
b) Pourquoi a-t-on ajouté de l’acide éthanoïque ?
Pour que la réaction ait lieu en milieu acide.
3. a) Ecrire l’équation de la réaction entre le diiode et les ions thiosulfate, sachant qu’il se forme des ions iodure
et des ions tétrathionate S4O62-(aq).
I2(aq) + 2 e- = 2 I-(aq)
2 S2O32-(aq) = S4O62-(aq) + 2 e-------------------------------------------I2(aq) + 2 S2O32-(aq) = 2 I-(aq) + S4O62-(aq) (2)
b) Comment évolue la teinte de la solution contenue dans l’erlenmeyer au cours du dosage ? Comment a-t-on repéré
l’équivalence ? Comment pourrait-on améliorer la précision de ce repérage ?
La solution, initialement jaune-brun, se décolore progressivement. A l’équivalence, la décoloration
est totale. On pourrait utiliser l’empois d’amidon (bleu en présence de diiode) comme indicateur
de l’équivalence (décoloration totale).
c) A-t-on réalisé un dosage direct ou indirect ?
On a réalisé un dosage indirect, car le diiode formé dans la première réaction est dosé dans la
seconde.
d) Déterminer la concentration [ClO-(aq)]d des ions hypochlorite dans la solution diluée puis celle [ClO-(aq)]c dans la
solution commerciale d’eau de Javel.
A l’équivalence, la quantité d’ions thiosulfate apportés par la solution titrante est le double de
'
2−
celle de molécules de diiode initialement présentes dans l’erlenmeyer : n(I2) =
n(S2 O3 )
2
=
c'.VE
2
.
'
-
-
Par ailleurs, l’équation (1) indique que : n(ClO (aq)) = n(I2) => [ClO (aq)]d.V0 =
'
et [ClO-(aq)]d =
c'.VE
2V0
c'.VE
2
−1
soit : [ClO-(aq)]d =
1, 00 × 10 × 10, 6
2 × 10, 0
= 5,30 x 10-2 mol.L-1
L’eau de Javel ayant été diluée 10 fois : [ClO-(aq)]c = 10. [ClO-(aq)]d
Soit : [ClO-(aq)]c = 5,30 x 10-1 mol.L-1
e) Calculer le degré chlorométrique D de cette eau de Javel. A 5% près, ce résultat est-il en accord avec
l’indication de l’étiquette ?
-
p.V(Cl2) = n(ClO-(aq))c.R.T => V(Cl2) =
[ClOaq ]c .V.R.T
p
−1
Soit : V(Cl2) =
5, 30 × 10 × 8, 314 × 273
1, 013 × 10
5
= 1,19 x 10-2 m3 ou 11,9 L (avec V = 1,00 L d’eau de
Javel). On en déduit : D = 11,9° CHL
A 5% près : 11,4° CHL < D < 12,6° CHL. Le résultat est en accord avec l’indication de l’étiquette.
Contrôle du degré chlorométrique d’une eau de Javel
Document : M.Moppert - CPF - Beyrouth