SC6. Titrage indirect d`une eau de Javel

SC6. Titrage indirect d'une eau de Javel
L’eau de Javel, préparée depuis plus de 2 siècles, reste l'un des produits désinfectants les plus efficaces
contre les contaminations bactériennes ou virales, en particulier celle du SIDA.
C'est une solution aqueuse constituée d’un mélange équimolaire d’hypochlorite de sodium
(Na+(aq)+ClO-(aq)) et de chlorure de sodium (Na+(aq)+Cl-(aq)).
Sa préparation a été mise au point par Berthollet (directeur des teintures à la manufacture royale des
Gobelins) au XVIIème siècle, en faisant réagir sur la soude un courant de dichlore selon le bilan:
Cl2(g) + 2 HO-(aq) → ClO-(aq) + Cl-(aq) + H2O
Objectif
- Réaliser et exploiter un titrage indirect d’un produit d’usage courant à partir d’un protocole.
Principe du titrage
Le dosage indirect d’une solution d’eau de Javel consiste à ajouter un excès d’ions iodure. Le diiode qui
se forme à la suite de cette première réaction, est ensuite dosé par une solution titrée de thiosulfate de
sodium.
1ère étape: réduction des ions ClO-(aq) par I-(aq)
(1)
ClO-(aq) + 2 H3O+ + 2 I-(aq) excès → Cl-(aq) + H2O + I2(aq)
2ème étape: réduction de I2(aq) par S2O32-(aq)
I2(aq) + 2 S2O32-(aq) → 2 I-(aq) + S4O62-(aq)
(2)
Ce dosage est dit indirect car ce n’est pas la solution d’eau de Javel que l’on dose par une solution
titrée, mais le diiode formé par l’addition d’un excès d’ions iodure sur l’eau de Javel.
Protocole
- Une solution d’eau de Javel (S) est préparée en diluant 10 fois la solution concentrée du commerce.
- Dans un erlenmeyer de 200 mL, placer un volume V1 = 10,0 mL de la solution diluée d’eau de Javel (S)
de concentration C1 en ions hypochlorite, puis verser 50 mL d’eau distillée.
- Ajouter 15 mL d’une solution d'iodure de potassium de concentration 0,1 mol.L-1.
- Agiter le mélange pendant 2 minutes à l’aide d’un barreau aimanté (turbulent) et d’un agitateur
magnétique.
- Ajouter 15 gouttes d’acide acétique pur.
Vérifier que le pH de la solution est alors neutre ou légèrement acide.
- Titrer le mélange avec une solution de thiosulfate de sodium de concentration C2 = 1,00.10-1 mol.L-1.
Attention: lorsque le mélange devient jaune clair (juste avant l’équivalence), ajouter quelques cristaux de
thiodène (indicateur de présence de diiode).
Noter le volume de solution de thiosulfate de sodium équivalent (c'est à dire versé à l'équivalence): V2E.
- Expérience complémentaire au bureau du professeur:
acidifier un peu de la solution de thiosulfate de sodium et observer.
Questions
1- Quel est le rôle du thiodène (on peut aussi utiliser de l’empois d’amidon) ? Pourquoi l’ajoute-t-on juste
avant l’équivalence ?
2- Compléter le tableau décrivant l’évolution du système au cours de la 1ère étape.
ClO-(aq) + 2 H3O+ + 2 I-(aq)
Cl-(aq) + H2O + I2(aq)
Etat initial
En cours de transformation
Etat final (maximal)
En déduire une relation entre la quantité de matière initiale d’ions hypochlorite dans l’erlenmeyer et la
quantité de diiode formée.
3- Compléter le tableau décrivant l’évolution du système au cours de la 2ème étape.
I2(aq) +
2 S2O32-(aq)
2 I-(aq)
+
S4O62-(aq)
Etat initial
En cours de transformation
Etat final (maximal)
En déduire une relation entre la quantité de diiode formée au cours de la 1ère étape et la quantité d’ions
thiosulfate ajoutée à l’équivalence.
4- En utilisant les équations trouvées précédemment et la valeur mesurée du volume équivalent V2E,
calculer la concentration molaire apportée en ions hypochlorite de la solution d'eau de Javel S, puis de la
solution commerciale d'eau de Javel.
Vérifier que les ions iodure ont bien été versés en excès lors de la 1ère étape du titrage.
Pourquoi le volume de solution d'iodure de potassium n'a t-il pas été mesuré à la pipette jaugée?
5- La réaction (2) doit être réalisée en milieu neutre ou légèrement acide car les réactifs (I2 et S2O32-) ne
sont pas stables dans d'autres conditions.
a- Quelles sont les espèces formées lors de l'acidification de la solution de thiosulfate de sodium? Ecrire
l'équation de la réaction de dismutation de l'ion S2O32- en milieu acide (couples S2O32-/S et SO2/S2O32-)
b- En milieu basique, on observe une dismutation du diiode suivant la réaction:
3 I2 + 6 HO- = IO3- + 5 I- + 3 H2O
IO3- est l'ion iodate
Indiquer les couples mis en jeu et écrire les ½ équations électroniques en milieu basique.
6- L'eau de Javel est une solution basique, c'est pourquoi il faut la manipuler avec précautions. Quand on
verse un acide dans l’eau de Javel, il se produit la réaction suivante :
Cl - (aq) + ClO - (aq) + 2 H3O+(aq)
=
Cl2 (g) + 3 H2O ( l ) (3)
La réaction est-elle une réaction d’oxydoréduction ou une réaction acide / base ?
Préciser les couples oxydant / réducteur ou acide / base qui interviennent dans la réaction.
Pourquoi ne faut-il pas mélanger l'eau de Javel avec un détartrant?
7- Le degré chlorométrique D d'une eau de Javel est le volume (exprimé en litres) de Cl2(g) libéré, dans les
conditions normales de température et pression, par 1 litre d'eau de Javel lors de la réaction (3).
Calculer le degré chlorométrique de l'eau de Javel commerciale titrée.
8- Exercice n°9 p187.