Exo 3 spécialité Dosages d`une solution d`acide ascorbique 4 pts

Dosage acido-basique d'une solution d'acide ascorbique
L'acide ascorbique ou vitamine C intervient dans diverses réactions d'oxydo-réduction cellulaires. Elle favorise le
développement des os, des tendons et des dents.
Présente dans de très nombreux aliments, en particulier dans les produits frais, légumes
verts et fruits, elle est synthétisée par presque tous les animaux sauf l'homme, certains
singes et certains oiseaux.
De très nombreux oxydants peuvent oxyder l'acide ascorbique, c'est la raison pour laquelle
l'acide ascorbique est utilisé comme antioxygène : en réagissant avec le dioxygène, il
empêche celui-ci d'oxyder les constituants des aliments. C'est un additif alimentaire indiqué
par le code E300.
L'acide ascorbique, ou vitamine C, de formule brute C6H8O6, a pour formule topologique :
On désire déterminer la teneur en acide ascorbique d'une solution.
Données:
-1
 Masses molaires atomiques en g.mol : M(H) = 1,0; M(C) = 12,0; M(O) = 16,0 ;
 Couple acide-base : C6H8O6(aq)I C6H7O6- (aq)
Mode opératoire :
On réalise un dosage pH-métrique de 10,0 mL de la solution
d'acide ascorbique C6H8O6 (aq) par une solution d'hydroxyde
+
–
de sodium ou soude (Na (aq) + HO (aq)) de concentration
-4
-1
molaire Cb = 5,0  10 mol.L .
1. a- Donner la formule semi-développée de la vitamine C.
b- Écrire l'équation de la réaction de dosage.
2. Définir l'équivalence du dosage.
3. A l'aide de la courbe fournie déterminer le
volume VE versé à l'équivalence en explicitant la démarche
utilisée.
4. Écrire la relation entre les quantités de matière des
réactifs à l'équivalence et en déduire la valeur de la
concentration molaire puis de la concentration massique de
la solution titrée.
Dosage des ions chlorure dans l’eau de mer
L’Artémia est le nom scientifique d’un petit crustacé qui possède la particularité de pouvoir vivre dans des milieux très salés tels que
certains lacs et marais salants. Pour se développer les Artémia ont besoin de vivre dans un milieu marin dont la teneur (ou
la concentration massique) moyenne en ions chlorure Cl– est supérieure à 30 g.L-1. Dans ces conditions, leur développement n’est pas
compromis car les prédateurs aquatiques ne supportent pas des conditions salines aussi élevées.
Avant d’implanter un élevage d’Artémia dans des marais salants du Sud de la France, on se propose de déterminer la concentration en
ions chlorure d’un prélèvement d’eau d’un marais de la zone choisie. Cette eau contient exclusivement des ions sodium et des ions
chlorure.
La méthode utilisée permet de doser les ions chlorure par précipitation avec les ions argent Ag+. La réaction de précipitation
Ag+(aq) + Cl–(aq)  AgCl(s) peut être considérée comme totale. Le chlorure d’argent formé est un solide blanc.
L’équivalence du dosage sera déterminé en mesurant la conductivité lors du dosage.
1. Principe du dosage
On veut doser un volume V1 d’une solution S1 d’ions chlorure par une solution S2 de
nitrate d’argent de concentration C2 = 1,0.10-1mol/L.
a) Faire un schéma annoté du dispositif de titrage.
b) Définir l’équivalence et expliquer brièvement comment la déterminer.
2. Préparation de la solution à doser
En septembre 2003, après un été caniculaire, on a prélevé un échantillon d’eau dans un marais salant, de la zone prévue pour implanter
l’élevage d’Artémia. On dilue 10 fois cette eau pour obtenir la solution S1 à doser.
a) On souhaite obtenir 50 mL de la solution S1. Quel volume d’eau doit-on prélever ?
b) Désigner et nommer la verrerie à utiliser pour effectuer cette
dilution. Expliquer brièvement le mode opératoire.
3. Dosage
Données :
Conductivité molaire ionique à 25°C :
(Cl–) = 7,63  10-3 S.m2.mol-1 ;
(Ag+) = 6,19  10-3 S.m2.mol-1
(NO3–) = 7,14  10-3 S.m2.mol-1 ; (Na+) =
5,01  10-3 S.m2.mol-1
On a reporté ci-contre l’évolution de la conductivité  au cours
du dosage en fonction du volume de nitrate d’argent versé.
On dose un volume V1= 10,0mL de S1et on ajoute de l’eau
distillée en quantité suffisante pour que le volume ne varie pas
par addition de solution titrante.
a) Déterminer graphiquement le point d’équivalence E du dosage.
b) Justifier, sans calculs, la diminution de la conductivité avant l’équivalence et son augmentation après l’équivalence.
c) En déduire la concentration molaire des ions chlorure dans l’eau du marais. Cette eau est-elle favorable au développement des
Artémia ?
I – Dosage acido-basique de la solution d'acide ascorbique
1. a- Formule semi-développée :
b- C6H8O6 (aq) + HO–(aq) = C6H7O6–(aq) + H2O(l)
2. A l'équivalence, il y a changement de réactif limitant. Les réactifs ont alors
été introduits dans les proportions stœchiométriques.
3. On détermine le volume équivalent par la méthode des tangentes : VE = 9,0
mL
4. A l'équivalence, nHO versée = nC H O initiale.
6
8 6
Soit Cb.VE = Ca.Va
Ca =
Cb .VE 5, 0 104  9, 0
=
= 4,510–4 mol.L–1
Va
10, 0
concentration massique : t = Ca.M= 4,510–4 (612,0 + 8  1,0 + 6  16,0 ) =
4,510–4  176 = 7,910–2 g.L–1 = 79 mg.L–1
Dosage des ions chlorure dans l’eau de mer
1. Principe du dosage
a) dispositif de titrage:
b) Avant l'équivalence les ions argent versés constituent le
réactif limitant: à chaque ajout, ils sont totalement consommés.
A l'équivalence, les réactifs ont été introduits dans les
proportions stœchiométriques, ils sont alors totalement
consommés.
Au delà de l'équivalence, il y a changement de réactif limitant:
les ions chlorure constituent le réactif limitant, les ions argent
ajoutés ne réagissent plus pour former du AgCl(s).
La pente de la courbe représentant la conductivité en fonction du
volume de solution titrante versée change.
2. Préparation de la solution à doser
a) Solution mère: eau du marais
Solution fille: S1 à doser
Concentration en ions chlorure C0
C1 telle que C1 = C0 /10
volume à prélever V0
volume préparé V1 = 50 mL
Au cours d'une dilution la quantité de matière de soluté se conserve, donc C 0.V0 = C1.V1
C0.V0 =
C0
V 50
.V1 soit V0 = 1 =
= 5,0 mL
10
10 10
V
E
on doit prélever 5,0 mL d'eau du marais salant.
b) Verrerie à utiliser: pipette jaugée de 5,0 mL, fiole jaugée de 50 mL, becher.
On verse de l'eau du marais salant dans un becher. On prélève à la pipette jaugée, V0 = 5 mL d'eau du marais salant. On verse ce volume
dans une fiole jaugée de 50 mL. On ajoute un peu d'eau distillée. On agite. On ajoute de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. On bouche
et on agite à nouveau.
3°) a) On trace deux droites suivant les variations de la conductivité du mélange. Elles se coupent en un point dont l'abscisse indique le
volume équivalent. VE = 15mL
b) Avant l'équivalence:
- les ions Ag+ versés sont consommés au fur et à mesure de leur ajout. Ils ne jouent aucun rôle sur la conductivité du mélange
réactionnel. [Ag+(aq)] = 0 mol.L–1
- Les ions chlorure sont consommés au fur et à mesure de l'ajout de solution titrante. Donc [Cl –(aq)] diminue.
- les ions nitrate ajoutés ne réagissent pas, donc [NO3–(aq)] augmente.
- les ions sodium présents initialement ne réagissent pas. et l’ajout de solution titrante ne modifiant pas le volume [Na+(aq)]
reste constante
En résyumé, on peut dire que les ions Cl– consommés sont remplacés par des ions NO3–. Or (NO3–) est inférieure à (Cl–). Donc la
conductivité  du mélange diminue.
Après l'équivalence:
- les ions Cl– ont été totalement consommés, il ne jouent aucun rôle sur la conductivité du mélange.
- les ions Ag+ versés ne réagissent plus, ils s'accumulent en solution et contribuent à faire augmenter la conductivité
- les ions nitrate versés ne réagissent pas, [NO3–(aq)] augmente.
- les ions sodium ne réagissent pas, [Na+(aq)] constante
Donc la conductivité augmente
c) Solution titrante : solution aqueuse de nitrate d'argent de concentration C2 = 1,0010–1 mol.L–1 Volume versé VE = 15 mL
Solution titrée: solution S1 de volume V1 = 10,0 mL de concentration en ions chlorure C1 inconnue.
 n  initiale .
D'après l'équation chimique de la réaction support du titrage, on a n 
Ag versée
Cl
1
Soit C2.VE = C1.V1 donc C1 =
C2.VE 1,00.10  15
=
= 1,510–1 mol.L–1 concentration molaire en ions Cl– dans la solution S1.
V1
10,0
L'eau du marais est dix fois plus concentrée, soit C0 sa concentration alors C0 = 10.C1 = 1,5 mol.L–1
Déterminons la concentration massique t0 en ions chlorure de l'eau du marais.
t0 = C0  MCl = 1,52  35,5 = 54 g.L–1 L'Artémia peut se développer si t > 30 g.L–1, ce marais est donc favorable à son développement.