TP : Dosage d`un détartrant par de la soude Utiliser la couleur pour

TP : Dosage d’un détartrant par de la soude
Utiliser la couleur pour déterminer un mélange stoechiométrique
La dureté de l’eau (présence d’ions Ca2+ et Mg2+ ) est responsable de la formation de tartre, dépôt solide de
calcaire qui se forme sur les parois et y adhère. Les acides dissolvent le calcaire.
Lors du détartrage, la dissolution du carbonate de calcium conduit à la formation de dioxyde de carbone.
Les produits détartrants à usage domestiques contiennent des acides (chlorhydrique, hydrogénosulfate de
sodium, sulfamique, citrique…).
Problème
Les détartrants pour cafetière vendus dans le commerce contiennent de l'acide sulfamique (ou acide
amidosulfurique) de formule NH2SO3H.
Il s’agit de déterminer le pourcentage massique en acide sulfamique présent dans la poudre vendue dans le
commerce.
Pour cela, on va déterminer la quantité d’acide sulfamique qu’il y a dans l0,0mL de solution aqueuse de
détartrant contenant 10,0g.L-1 de poudre de détartrant, solution qu’il faudra préparer. En réalisant cette
détermination, on dit qu’ « on dose la solution ».
Documents
Document 1 : Réaction de l’acide sulfamique avec les ions hydroxyde :
On fait réagir l’acide sulfamique avec les ions hydroxyde (OH-) présents dans une solution de soude
L’équation qui modélise la réaction est la suivante :
NH 2 SO3 H (aq)  OH  (aq)  NH 2 SO3 ( aq)  H 2 O(l )
Document 2 : Equivalence d’un dosage
L’équivalence est le moment où les réactifs ont été introduits dans les proportions stoechiométriques.
A l’équivalence il y changement de réactif limitant.
Document 3 : un indicateur coloré : le bleu de bromothymol
Un indicateur coloré est une substance chimique qui change de couleur selon le milieu dans lequel il se
trouve.
Le bleu de bromothymol est un indicateur coloré :
Milieu acide
Milieu neutre
Jaune
Vert
Matériel utilisé pour la mise en œuvre d’un dosage
-
Burette graduée
Agitateur magnétique + barreau aimanté
Erlenmeyer
Milieu basique
(excès d’ions hydroxyde)
Bleu
Solution qui permet de
doser (Na+(aq) + OH-(aq))
Burette graduée
Solution à doser (Solution de
détartrant) + quelques gouttes
d’indicateur coloré (BBT)
Barreau aimanté
Agitateur magnétique
Protocole
1. Préciser sur le schéma ci-dessus la place de la solution d’acide sulfamique, de la soude et du bleu de
bromothymol pour le dosage que vous allez réaliser.
2. Pour ce dosage, compléter le tableau suivant :
Avant l’équivalence
Après l’équivalence
Réactif limitant
OH-
Acide sulfamique
Couleur de la solution
dans l’erlemeyer
Jaune
Bleu
3. Lors du dosage réalisé, comment peut-on s’apercevoir qu’on a atteint l’équivalence du dosage ? Le volume
de soude alors versé est appelé « volume de l’équivalence » et est noté Veq.
La concentration de la soude utilisée est CS=1,00×10-1mol.L-1.
La solution dans l’erlenmeyer passe du jaune au bleu.
4. Proposez un protocole qui permettra de procéder à la détermination du volume équivalent.
Utiliser les mots : prélever, introduire, remplir, ajouter, relever…
- Conditionner la burette avec la soude
- Remplir la burette avec la soude et ajuster au zéro ; s’assurer de l’absence de bulles d’air dans la
burette
- Conditionner la pipette jaugée de 10mL avec la solution de détartrant
- Prélever 10,0mL de solution de détartrant avec la pipette jaugée et l’introduire dans l’erlenmeyer
- Ajouter quelques gouttes de BBT dans l’erlenmeyer
- Ajouter petit à petit la soude jusqu’au changement de couleur de l’indicateur coloré ; l’équivalence est
alors atteinte
- Relever le volume de l’équivalence Veq.
Manipulation
1. Préparation de la solution d’acide sulfamique :






Conditionner la fiole en la rinçant avec de l’eau
Prélever 1,0 g d’acide sulfamique en poudre dans une coupelle en plastic
(utiliser la touche tare de la balance pour enlever la masse de la coupelle)
Transvaser le composé sans perte : à l’aide d’un entonnoir, introduire cette
quantité dans la fiole jaugée ; rincer la coupelle et faire couler l’eau de rinçage
dans la fiole.
Ajouter de l’eau jusqu’au début du col de la fiole, 1cm en dessous
du trait de jauge. Boucher et agiter comme l’indique le schéma en
tenant le bouchon, jusqu’à dissolution complète du soluté.
Compléter en ajoutant de l’eau distillée, en veillant à ce que le bas
du ménisque formé par la surface de l’eau arrive au niveau du trait
de jauge.
Homogénéiser une dernière fois la solution
2. Préparation du dosage
a. Prélèvement de la solution d’acide sulfamique à doser
 Conditionner l’Erlenmeyer avec de l’eau distillée
 Conditionner un petit bécher avec la solution d’acide sulfamique à
prélever
 Verser de la solution d’acide sulfamique dans le bécher préalablement
conditionné ; ne jamais prélever directement dans le flacon de stockage
(fiole jaugée par exemple) pour éviter des risques de « pollution »
 Conditionner la pipette en la rinçant avec la solution d’acide sulfamique
à prélever (premier prélèvement qu’on jette dans à l’évier).
 Prélever V=10,0 mL de solution d’acide sulfamique à l’aide de la pipette
appropriée, en actionnant la molette pour faire monter le liquide
jusqu’au trait de jauge, et en appuyant sur le bouton pour laisser couler
la solution prélevée, directement dans l’Erlenmeyer.
b. Préparation de la burette
 Placer un bécher poubelle en dessous de la burette et ouvrir le robinet
 Utiliser un entonnoir pour introduire la solution par le haut de la burette ; conditionner la burette avec
la solution de soude (quelques millilitres suffisent)
 Remplir la burette avec la solution de soude (robinet fermé) sans ajuster au zéro
 Ouvrir le robinet afin de laisser couler la solution et chasser l’air en dessous du robinet. Fermer le
robinet et s’assurer qu’il n’y a pas de bulles d’air.
 Compléter la burette afin d’ajuster la solution de soude au niveau de la graduation 0.
La burette est prête à être utiliée.
3. Dosage :
Appliquer le protocole que vous avez détaillé dans la première.
Exploitation
1. Calculer la quantité d’ions hydroxyde qui a réagi lorsqu’on a atteint l’équivalence du dosage.
Rq : la concentration de la solution de soude utilisée
n = CS . Veq
A.N.
n = 1,00×10-1 × 10,3×10-3 = 1,03×10-3mol
2. En utilisant un tableau d’avancement, calculer la quantité d’acide sulfamique qui a alors réagi.
NH 2 SO3 H (aq)  OH  (aq)  NH 2 SO3 ( aq)  H 2 O(l )
x=0
x
xmax
n
n–x
n - xmax = 0
1,03×10-3
1,03×10-3 – x
1,03×10-3 – xmax =0
A l’équivalence, il y a changement de réactif limitant ; les réactifs ont été introduits en proportion
stœchiométriques.
D’après les colonnes 1 et 2 du tableau, on a :
xmax = n
et
xmax = 1,03×10-3 mol
On en déduit donc que n = 1,03×10-3 mol
3. Déduire de la quantité calculée précédemment la masse d’acide sulfamique qui a réagi.
On donne la masse molaire de l’acide sulfamique : M = 97,0g.mol-1.
m=n.M
A.N.
m = 9,99×10-2g
4. Déduire la masse d’acide sulfamique présente dans les 100mL de solution préparée.
mtot = 10×m
A.N.
m’= 9,99×10-1g
5. Calculer le pourcentage en masse d’acide sulfamique présent dans la poudre.
% = mtot / mpoudre
A.N. % = 9,99×10-1 / 1,0 = 99,9%
La poudre est de l’acide sulfamique pur.