K = 0,010 m 0,004. On mesure alors l absorbance à la longueur d onde λ 0 des solutions étalons de chlorure de nickel. 0,002

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1 a. En observant le spectre d absorption d une solution de chlorure de nickel, déterminer la longueur d onde idéale pour effectuer un dosage spectrophotométrique par étalonnage. A, Figure 1 : Absorbance On mesure alors l absorbance à la longueur d onde des solutions étalons de chlorure de nickel. Solution étalon Concentration (mmol/l) Absorbance mesurée b. Les solutions étalons ont été obtenues en diluant une solution mère de concentration C =,1 mol/l. Déterminer le volume de la solution mère qu il a fallu prélever pour fabriquer 5 ml de la solution étalon 1. c. Tracer ci-contre la droite d étalonnage à partir des valeurs obtenues avec les solutions étalons. d. A partir de la loi de Beer Lambert, montrer que pour une même espèce chimique dissoute, l absorbance de la solution est proportionnelle à la concentration du soluté. e. Justifier alors l allure de la courbe d étalonnage obtenue sur le graphe ci-contre. f. On place alors de la solution S dans la cuve du spectrophotomètre et on mesure pour la longueur d onde une absorbance A S =,1. Déterminer à partir de la droite d étalonnage la valeur de la concentration C S inconnue , 5, 3, 35,,,1,1,16,17,1 a. Montrer que, pour toute solution de chlorure ferreux, la conductance G est proportionnelle à la concentration en soluté apporté C. b. Quelle sera alors l allure de la courbe d étalonnage G = f (C)? On mesure alors la conductance de cinq solutions étalons préparées par dilution à partir d une solution mère de concentration rigoureusement connue. c. Tracer ci-contre la courbe d étalonnage. Solution étalon Concentration (mmol/l) Conductance Mesurée (ms) d. Dans les mêmes conditions expérimentales on mesure pour S une conductance G S =, ms. Déterminer à l aide de la courbe d étalonnage la concentration de la solution S. Figure 3,, Figure 1 3 5,5 1,, 3,,,1,,51,73 1,1 Données : Fe Cl 1 + = 1, ms m mol = 7,63 ms m K =,1 m mol 1 (nm) e. Déterminer mathématiquement la valeur de la pente de la droite d étalonnage. f. Calculer la masse m de chlorure de fer II qui a été dissout pour fabriquer ml de la solution S.

2 a. Soit V EQ le volume de l espèce B versé avec la burette pour obtenir l équivalence du dosage. Déterminer l expression permettant de calculer la concentration de l espèce A du bécher en supposant que le volume V A est connu. b. On dose un volume V Fe =, ml d une solution contenant des ions ferreux Fe + avec une solution titrante de permanganate de potassium (K+ + MnO ) de concentration C perm =,5 mol/l. Sachant qu à l équivalence le volume de permanganate de potassium versé est V perm = 15,7 ml, montrer que la concentration en ions ferreux de la solution à titrer est égale à, mol/l Espèce B C B Figure Principe d un dosage Espèce A C A V A Figure 6 : Méthode des tangentes = f (V). d dt = f (V ) Figure 7 : Méthode de la dérivée Figure 5 : Montage du dosage -métrique a. En analysant la courbe = f (V) ci-dessus, définir si l espèce dosée notée A initialement présente dans le becher est un acide ou une base. b. Déterminer à l aide de la méthode des tangentes le volume de la solution titrante (contenant l espèce notée B) versée à l équivalence de ce dosage. c. Sachant que la concentration de la solution titrante est C B =, mol/l et qu on a placé 1, ml de l espèce A dans le becher avant le dosage, calculer la quantité de A initialement introduite. d. En déduire la concentration de l espèce A dans la solution à titrer.

3 Exemple 1 : On dose une solution de permanganate de potassium à l aide d une solution titrante d ions ferreux dans la burette. L équation du dosage est : Fe + MnO + H 5Fe + Mn + H O a. Quelle est la couleur de la solution du bécher avant le dosage. Justifier. b. Comment évolue la teinte durant le dosage. Justifier. c. Qu observe-t-on à l équivalence du dosage? d. Pourquoi est-il important de stopper l ajout de solution titrante dès la première goutte où l on observe le changement de teinte? Figure : Dosage colorimétrique Exemple : On dose une solution aqueuse d acide éthanoïque avec une solution titrante de soude. On place 1, ml d acide éthanoïque dans un erlenmeyer et on y ajoute quelques gouttes de BBT. a. Quelle est la couleur initiale de la solution dans l erlenmeyer? 6 Figure 9 : Couleurs du BBT E La courbe ci-contre donne l évolution théorique du dans l erlenmeyer en fonction du volume de soude versée ainsi que l évolution de la couleur de la solution due aux quelques gouttes de BBT ajoutées. VE b. Sachant que E correspond au point d équivalence, comment doit-on procéder pour déterminer l équivalence de ce dosage? c. Montrer à l aide du graphe que le point d équivalence se détermine très précisément avec cette méthode. d. Que représente la zone verte pour le BBT? e. Charles utilise un autre indicateur coloré pour faire ce dosage. La couleur de cet autre indicateur coloré en fonction du est donnée sur le graphe cicontre. Comment Charles doit-il procéder pour déterminer l équivalence de son dosage? f. Conclure ci-dessous : VE 5 Figure 1 : Couleurs d un indicateur E

4 Exemple : On dose un volume V =, ml d une solution S de nitrate d argent à l aide d une solution titrante S 1 de chlorure de sodium de concentration C 1 =, mmol/l. On relève alors régulièrement la valeur de la conductance G de la solution dans le bécher lors de l ajout de la solution titrante et on place les points obtenus sur un graphe. Figure 11 : Montage dosage conductimétrique Données : Ion (S m mol 1 ) à 5 C H + 35, 1-3 OH 19,9 1-3 Cl 7, NO 3 7,1 1-3 Ag + 6, 1-3 G (ms) 5 Courbe G = f (V) Figure 1 : Suivi d un titrage conductimétrique a. Ecrire l équation bilan de la réaction support du dosage. b. Pourquoi une telle réaction se doit d être athermique? c. Déterminer les coordonnées du point d équivalence qui caractérise ce dosage. d. En déduire la concentration C de la solution de nitrate d argent dosée. Pour aller plus loin e. Citer toutes les espèces chimiques présentes dans le bécher à l équivalence. f. A l aide du tableau des conductivités ioniques molaires et de l équation bilan de la réaction du titrage justifier la pente de la droite avant le point d équivalence. g. Même question avec la pente de la droite après l équivalence.

5 CORRECTION a. En observant le spectre d absorption d une solution de chlorure de nickel, déterminer la longueur d onde idéale pour effectuer un dosage spectrophotométrique par étalonnage : 75 nm A, Figure 1 : Absorbance On mesure alors l absorbance à la longueur d onde des solutions étalons de chlorure de nickel. Solution étalon Concentration (mmol/l) Absorbance mesurée 1 3 5, 5, 3, 35,,,1,1,16,17,1 b. Les solutions étalons ont été obtenues en diluant une solution mère de concentration C =,1 mol/l. Déterminer le volume de la solution mère qu il a fallu prélever pour fabriquer 5 ml de la solution étalon 1. V= 5*/1= 1 ml dilution c. Tracer ci-contre la droite d étalonnage à partir des valeurs obtenues avec les solutions étalons. d. A partir de la loi de Beer Lambert, montrer que pour une même espèce chimique dissoute, l absorbance de la solution est proportionnelle à la concentration du soluté. A = E.l.C relation à rappeler e. Justifier alors l allure de la courbe d étalonnage obtenue sur le graphe ci-contre. Sur le graphe on obtient une droite : A est proportionnelle à C,, A 1 div =, Figure (nm) C 1 div=,7 mmol/l f. On place alors de la solution S dans la cuve du spectrophotomètre et on mesure pour la longueur d onde une absorbance A S =,1. Déterminer à partir de la droite d étalonnage la valeur de la concentration C S inconnue. Cs = 7 mmol/l a. Montrer que, pour toute solution de chlorure ferreux, la conductance G est proportionnelle à la concentration en soluté apporté C. : G=k.σ avec σ:conductivité ionique molaire proportionnelle à C b. Quelle sera alors l allure de la courbe d étalonnage G = f (C)? une droite affine ou linéaire On mesure alors la conductance de cinq solutions étalons préparées par dilution à partir d une solution mère de concentration rigoureusement connue. c. Tracer ci-contre la courbe d étalonnage. Solution étalon Concentration (mmol/l) Conductance Mesurée (ms) 1 3 5,5 1,, 3,,,1,,51,73 1,1 d. Dans les mêmes conditions expérimentales on mesure pour S une conductance G S =, ms. Déterminer à l aide de la courbe d étalonnage la concentration de la solution S. graphiquement c = 3, mmol/l G 1 div =, ms Figure 3 Données : Fe Cl 1 + = 1, ms m mol = 7,63 ms m K =,1 m mol 1 C 1div =,5 mmol/l

6 e. Déterminer mathématiquement la valeur de la pente de la droite d étalonnage. G =,5.C donc C =,/,5 = 3,3 mmol/l f. Calculer la masse m de chlorure de fer II qui a été dissout pour fabriquer ml de la solution S. m = C.V.M(FeCl) = 3,3.,.(56+35,5*)= mg/l a. A l équivalence : C A.V A /a = C B.V EQ /b avec a et b les coefficients stoechiometriques b. Ecrire l équation bilan de dosage MnO - réagit avec Fe + pour former Mn + et Fe 3+ C perm.v perm /1 = V Fe.C FE / 5 donc C FE =5*,5*15,7/,=, mol/l Espèce B C B Figure Principe d un dosage Espèce A C A V A Figure 6 : Méthode des tangentes = f (V). d dt = f (V ) Figure 7 : Méthode de la dérivée Figure 5 : Montage du dosage -métrique a. En analysant la courbe = f (V) ci-dessus, définir si l espèce dosée notée A initialement présente dans le becher est un acide ou une base. : c est un acide car le initial est de 3, b. Déterminer à l aide de la méthode des tangentes le volume de la solution titrante (contenant l espèce notée B) versée à l équivalence de ce dosage.ve=7, ml

7 c. Sachant que la concentration de la solution titrante est C B =, mol/l et qu on a placé 1, ml de l espèce A dans le becher avant le dosage, calculer la quantité de A initialement introduite. A et B reagissent dans des proportions stoechiometriques na=cb.vb=,*7, =,156 mmol d. En déduire la concentration de l espèce A dans la solution à titrer.ca=na/va=, /1,.1-3 =1,6.1 - mol/l Exemple 1 : On dose une solution de permanganate de potassium à l aide d une solution titrante d ions ferreux dans la burette. L équation du dosage est : Fe + MnO + H 5Fe + Mn + H O a. Quelle est la couleur de la solution du bécher avant le dosage. Justifier. On dose le permanganate de couleur violette, il s agit du reactif titré présent initialement dans l erlenmeyer. Le milieu est donc initialement violet b. Comment évolue la teinte durant le dosage. Justifier. le milieu passera de la couleur violette à l incolore. c. Qu observe-t-on à l équivalence du dosage?le milieu devient incolore d. Pourquoi est-il important de stopper l ajout de solution titrante dès la première goutte où l on observe le changement de teinte? il s agit du moment où tous les réactifs sont consommés : ils ont été introduits dans les proportions stoechiometriques, seule propriété permettant de connaitre la relation entre les quantités de matière des deux reactifs (titrant et titré) Figure : Dosage colorimétrique Exemple : On dose une solution aqueuse d acide éthanoïque avec une solution titrante de soude. On place 1, ml d acide éthanoïque dans un erlenmeyer et on y ajoute quelques gouttes de BBT. a. Quelle est la couleur initiale de la solution dans l erlenmeyer? jaune 6 Figure 9 : Couleurs du BBT E La courbe ci-contre donne l évolution théorique du dans l erlenmeyer en fonction du volume de soude versée ainsi que l évolution de la couleur de la solution due aux quelques gouttes de BBT ajoutées. VE b. Sachant que E correspond au point d équivalence, comment doit-on procéder pour déterminer l équivalence de ce dosage? methode des tangentes en placant une tangente en deca de =6 et au dela de =

8 c. Montrer à l aide du graphe que le point d équivalence se détermine très précisément avec cette méthode. d. Que représente la zone verte pour le BBT? la teinte sensible de l indicateur ; E doit etre situé dans cette zone e. Charles utilise un autre indicateur coloré pour faire ce dosage. La couleur de cet autre indicateur coloré en fonction du est donnée sur le graphe cicontre. Comment Charles doit-il procéder pour déterminer l équivalence de son dosage? arreter l ajout de reactif titrant des que la couleur 5 jaune apparait (zone ou se situe le point E) f. Conclure ci-dessous : Le choix de la reponse e n est pas judicieux, il faut que E soit inclus dans la zone de virage de l indicateur coloré (teinte sensible) Exemple : On dose un volume V =, ml d une solution S de nitrate d argent à l aide d une solution titrante S 1 de chlorure de sodium de concentration C 1 =, mmol/l. On relève alors régulièrement la valeur de la conductance G de la solution dans le bécher lors de l ajout de la solution titrante et on place les points obtenus sur un graphe. Données : Ion (S m mol 1 ) à 5 C H + 35, 1-3 OH 19,9 1-3 Cl 7, NO 3 7,1 1-3 Ag + 6, 1-3 Figure 1 : Couleurs d un indicateur VE E Figure 11 : Montage dosage conductimétrique G (ms) 5 Courbe G = f (V)

9 a. Ecrire l équation bilan de la réaction support du dosage. Ag + + Cl - = AgCl b. Pourquoi une telle réaction se doit d être athermique? la conductivité depend de la temperature, si la temperature est amenée à s élever cela modifiera la valeur de la conductivité. Nous faisons alors varier deux parametres : la temperature et la quantité de reactif titrant, le dosage est faussé c. Déterminer les coordonnées du point d équivalence qui caractérise ce dosage. G = 1, ms et Ve = 1, ml d. En déduire la concentration C de la solution de nitrate d argent dosée. Co=1,*,/,=1,6 mmol/l Pour aller plus loin Figure 1 : Suivi d un titrage conductimétrique e. Citer toutes les espèces chimiques présentes dans le bécher à l équivalence. AgCl, NO 3 Na + f. A l aide du tableau des conductivités ioniques molaires et de l équation bilan de la réaction du titrage justifier la pente de la droite avant le point d équivalence. On consomme les ions argent, leur concentraiton diminue, la conductance diminue g. Même question avec la pente de la droite après l équivalence. On ajoute des ions chlorures qui ne sont plus consommés, leur concentration augmente, la conductance augmente

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