Principe : Le dosage Le dosage Le dosage Partie I : Manipulations

TSI1 Série 5 CM – TP3 : Suivi du dosage d’un acide fort par pH-métrie
Série 5 CM (Chimie) – TP3
TP 3 :
Suivi du dosage
d osage d’un acide fort par pHpH - métrie
Partie I : Manipulations
I.1) Etalonnage du pH - mètre
Objectifs
Objectifs :
Un pH-mètre fournit directement la valeur
du pH d’une solution, de manière précise, mais il
doit toujours être étalonné à l’aide de solutions
tampons (solutions dont le pH varie peu lors
d’un faible ajout de base ou d’acide).
→ Suivi d’un dosage par pH-métrie
→ Tracé théorique de la courbe et comparaison
Principe : Le dosage
Qu’estQu’est-ce qu’un DOSAGE ?
→ Toujours rincer l’électrode du pH-mètre à l’eau distillée avant de l’utiliser
→ Opération visant à déterminer la quantité
d’un certain ion dans une solution
DOSER un acide ?
→ On cherche à déterminer la quantité d’ions H3O+
en présence dans la solution acide
Et le TITRAGE ?
→ Cas particulier de dosage : un autre composé
(le titrant) est introduit dans la solution à
analyser pour neutraliser l’ion recherché
→ Appuyer sur le bouton “Cal” du pH-mètre, puis suivre les instructions
→ Tremper l’électrode dans la solution tampon de pH = 4 (après avoir
rincé…), le pH-mètre détecte automatiquement la valeur du pH des
solutions tampons.
→ La tremper ensuite dans la solution de pH = 7 (après rinçage…)
→ Le pH-mètre est maintenant étalonné et prêt à l’emploi.
Premier test :
Dans ce TP ?
→ Mesurer le pH de l’eau distillée et celle de l’eau du robinet. Commentez.
On souhaite vérifier la quantité
d’ions H3O+ présents dans une solution
d’acide chlorhydrique HCl à 0,1mol.L-1 à
l’aide d’une solution titrante de soude
NaOH également à 0,1mol.L-1.
Pour cela, on placera une quantité
précise d’acide dans un bécher, (comme
représenté sur la figure à droite), et on
utilisera une burette graduée pour
introduire de manière précise la soude.
Un agitateur magnétique est utilisé pour
homogénéiser le mélange,
→ Mesurer le pH de la solution d’acide chlorhydrique à 0,1mol.L-1 en en
versant une petite quantité dans un bécher pour ne pas polluer le flacon.
Est-ce cohérent ? Conserver cette solution que l’on va réutiliser.
→ Mesurer le pH de la soude à 0,1mol.L-1. Est-ce cohérent ?
I.2
I. 2 ) Préparation des solutions
Remplissage de la burette :
0mL
→ Rincer la burette graduée
→ La remplir de soude de concentration CB = 0,1 mol.L-1
exactement au niveau haut (Graduation 0mL)
Solution à doser :
Un pH-mètre sera également
introduit dans la solution pour pouvoir
suivre précisément l’évolution du pH au
cours de l’opération, mais il faut avant
préparer ce matériel.
→ Prélever 20mL de HCl de concentration CA = 0,1 mol.L-1 dans un bécher.
→ Y introduire quelques gouttes de BBT (pour vérifier la zone de virage).
→ Y introduire le barreau aimanté et la placer sur l’agitateur magnétique
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TSI1 Série 5 CM – TP3 : Suivi du dosage d’un acide fort par pH-métrie
I.3) Réflexion préalable
Méthode des tangentes :
→ Que va-t-il se passer lorsqu’on va introduire la soude (hydroxyde de
sodium NaOH) dans la solution d’acide chlorhydrique (HCl) ?
Pour déterminer exactement où se trouve l’équivalence, il faut identifier le
point où la pente de la courbe du titrage est la plus forte. On pourrait dériver
la courbe. Il existe une méthode rapide dans le cas de courbes symétriques :
→ Ecrire la réaction et donner sa constante de réaction. Que peut-on dire de
cette réaction ?
→ Comment va évoluer le pH ?
I.4) Réalisation du dosage
→ Introduire la soude selon les volumes du tableau à suivre, et le remplir.
→ Observer le moment où l’indicateur coloré change de couleur. Noter le pH.
20
VB=VNaOH (mL) 0
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
5
10
12
14
16
17 17,5 18 18,5 19 19,5 20
Méthode des tangentes – On trace :
3
(1) Une tangente à la courbe supérieure
(N’importe laquelle)
2
(2) La tangente à la courbe inférieure qui
est parallèle à la première tangente
(3) La parallèle aux deux tangentes qui
est située exactement au milieu
→ Tracer la courbe correspondante
VA=Vacide (mL)
1
(4) L’équivalence E est l’intersection
entre cette parallèle et la courbe.
20
pH
Détermination de la concentration de HCl :
VT=Vtotal
→ A l’équivalence, quel volume VBE de soude avez-vous ajouté ?
VA=Vacide (mL)
20
20
20
20
20
20
20
VB=VNaOH (mL) 20 20 .5 21 21.5 22 22.5 23
20
20
20
20
20
20
24 26
28
30
35
40
→ Quel est alors la quantité d’ions HO- ajoutée ? L’exprimer en fonction de CB
et de VBE.
→ En déduire la quantité d’ions H3O+ qu’il y avait initialement dans la
solution, ainsi que la concentration initiale de H3O+ de la solution.
pH
VT=Vtotal (mL)
II.2) Evolution du pH
Partie II : Analyse
Analys e
On souhaite calculer l’expression théorique du pH en fonction du volume ajouté :
I I.1) l’Equivalence
→ Faire un tableau d’avancement (EI et EF) avant l’équivalence, c’est à dire
avec moins de HO- que de H3O+ et calculer le pH du mélange.
On appelle EQUIVALENCE le moment où l’on a introduit autant de HOqu’il y avait de H3O+ dans la solution initiale. Ils se sont alors entièrement
neutralisés :
nHO
−
_ ajouté
= nH O + _ initial
→ Faire un tableau d’avancement (EI et EF) après l’équivalence, c’est à dire
avec plus de HO- que de H3O+ et calculer le pH du mélange.
→ Tracer à l’aide de Regressi l’évolution du pH en fonction du volume ajouté.
3
→ Quel est alors le pH du mélange ?
→ D’après les expressions trouvées, la courbe est-elle symétrique ? Par
rapport à quoi ?
→ Identifier ce point par la méthode des tangentes. Est-ce bien à pH = 7 ?
→ Justifier pourquoi il y a un tel saut de pH et ce qu’il représente.
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