tp n°6 : dosage d`une solution d`eau de javel

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TP N°6 : DOSAGE D'UNE SOLUTION D'EAU DE JAVEL
1.
INTRODUCTION
L'eau de Javel, puissant agent nettoyant et désinfectant, doit ses propriétés à la présence de l'ion hypochlorite ClO - qui est un
oxydant très efficace (et peu coûteux).
L'eau de Javel est préparée en faisant barboter du dichlore gazeux dans une solution d'hydroxyde de sodium NaOH. Dans ces
conditions, le dichlore se dismute en ion Cl- (degré d'oxydation -1) et en ion ClO- (degré d'oxydation +1) selon la réaction :
Cl2 + 2 OH- = Cl- + ClO- + H2O
L'eau de Javel est donc une solution équimolaire d'ion chlorure Cl- et d'ion hypochlorite ClO-.
Inversement, si on traite l'eau de Javel par un acide fort (HCl, H2SO4...), elle donne un dégagement de dichlore (oxydation de l'ion
Cl- par l'ion ClO- en milieu acide) selon la réaction :
Cl- + ClO- + 2 H+ = Cl2 + H2O
2.
EXPRESSION "COMMERCIALE" DES CONCENTRATIONS : le degré chlorométrique
La concentration "commerciale" de l'eau de Javel est exprimée dans le langage courant en degré chlorométrique. On peut donner
deux définitions équivalentes du degré chlorométrique.
o On appelle "degré chlorométrique" le nombre de litres de dichlore, mesuré dans les conditions normales, ayant réagi par litre de
solution d'hydroxyde de sodium.
Une mole de dichlore gazeux donne un mélange équimolaire d'une mole d'ion Cl- et d'une mole d'ions ClO-.
o On appelle "degré chlorométrique" le nombre de litres de dichlore gazeux dégagé par litre d'eau de Javel en milieu acide fort.
Une mole d'ion hypochlorite (de l'eau de Javel) donne une mole de dichlore gazeux (22,4 L) en milieu acide.
Dans le commerce, on trouve de l'eau de Javel à :
 12 degrés chlorométriques :
La préparation d'un litre d'eau de Javel nécessite 12 L de dichlore gazeux.
Inversement, 1 L d'eau de Javel peut libérer 12 L de dichlore gazeux en milieu acide.
 48 degrés chlorométriques : :
La préparation d'un litre d'eau de Javel nécessite 48 L de dichlore gazeux.
On peut dire de manière imagée que : Eau de Javel = dichlore en conserve.
Les solution d'eau de Javel ne sont pas stables, elles évoluent dans le temps par décomposition de l'ion hypochlorite :
2 ClO- = 2 Cl- + O2
Le degré chlorométrique diminue progressivement.
3.
DOSAGE DE L'EAU DE JAVEL PAR LA METHODE DE BUNSEN
3.1.
Principe du dosage : dosage iodométrique
L'ion hypochlorite oxyde l'ion iodure. Il se forme du iode I 2 qui est brun. On rajoute un grand excès d'ions iodure, car le diiode
formé I2 réagit alors avec l'excès d'ions iodure pour former l'ion I3- qui est brun foncé et soluble dans l'eau, tandis que I2 n'est pas
soluble dans l'eau. On dose alors le diiode formé par du thiosulfate de sodium : c'est un dosage en retour.
On se propose de doser une solution commerciale d'eau de Javel.
3.2.
Mode opératoire
Dissolution de la solution commerciale
On appelle S la solution commerciale préparée le jour même par dilution d'un berlingot de 250 mL à
48 °Cl dans de l'eau pour donner un volume total de 1 L. On appelle cette solution (S).
 A partir de (S), préparer 100 mL de solution (S') qui correspond à la solution (S) diluée 10 fois.
 Réaliser cette solution.
Dosage de la solution S'
Verser dans un erlenmeyer et dans l'ordre donné
 10 mL de solution (S') prélevé à la pipette avec propipette.
 40 mL d'iodure de potassium prélevé à l'éprouvette graduée.
 1 mL d'acide acétique concentré (! Utiliser des lunettes de protection).
Observer l'apparition de l'iode.
 Placer la solution de thiosulfate de sodium à 0,1 mol.L-1 dans la burette.
 Verser lentement la solution de thiosulfate.
Observer la décoloration progressive de la solution.
Vers la fin du dosage, la solution prend une teinte jaune pâle.
 Ajouter environ 1 mL d'empois d'amidon ou une pointe de spatule de thiodène et continuer
GOUTTE à GOUTTE l'addition de thiosulfate jusqu'à décoloration.
.1 Noter le volume Vte de thiosulfate versé à l'équivalence : Vte = ...
 On peut réaliser deux dosages pour plus de précision.
.2 Compléter le schéma suivant avec le nom de la verrerie et le nom des réactifs présents.
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3.3.
Interprétations et calculs
Données :
ClO-/ClI2/I- (équivalent à I3-/I-)
.3 Ecrire la réaction qui se produit entre l'ion hypochlorite et l'ion iodure.
S4O62-/S2O32-
L'iode qui apparaît est dosé par l'ion thiosulfate
.4 Ecrire la réaction qui se produit entre le diiode et le thiosulfate lors du dosage.
.5 Compléter le tableau d'avancement correspondant à la transformation écrite en .4.
Etat
Avancement
.....
....
Initial
.....
n(I2)0
A l'équivalence
.....
.....
=
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.6 En déduire la relation à l'équivalence puis déterminer la quantité de diiode présente dans l'erlenmeyer avant le dosage
(transformation supposée totale).
.7 Compléter le tableau d'avancement correspondant à la transformation écrite en .3.
Etat
Avancement
.....
....
Initial
.....
n(ClO-)0
Final attendu
.....
.....
=
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.....
.8 La transformation étant supposée totale et les ions iodures étant en excès, en déduire une relation entre la quantité de
diiode formée et la quantité d'ions hypochlorite initialement présente.
.9 En déduire la concentration molaire volumique en ions hypochlorite ClO- dans la solution (S').
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.10 Déduire de la question précédente la concentration molaire volumique en ions hypochlorite ClO- dans la solution S.
.11 A l'aide du texte d'introduction, exprimer puis calculer le degré chlorométrique de la solution S, comparer avec la valeur
de l'étiquette. Conclure. On donne le volume molaire : Vm = 22,4 L.mol-1 à 0°C et Vm = 24 L.mol-1 à 25°C.
Cette solution a été diluée le jour même.
.12 Déterminer la date de fabrication de cette eau de Javel à partir de la figure (2) en supposant que cette eau de Javel a été
stocké dans un local à 20°C.
La figure (2) représente les courbes donnant la concentration en ions hypochlorite (avec une eau de javel à 48°chl) restant en
fonction du temps pour trois températures 20°C, 30°C, 40°C.
[ClO- ] mol.L-1
2
[ClO- ]restant = f(t)
Figure 2
1.5
1
θ = 20°C
0.5
θ = 30°C
θ = 40°C
0
50
100
150
200
.13 Donner deux conseils pour que l’eau de Javel se conserve plus longtemps.
250
300
t (jour)