Titrage direct de l acide éthanoïque contenu dans du vinaigre blanc

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1 I TP Terminale 16 Titrage direct de l acide éthanoïque contenu dans du vinaigre blanc Objectifs : - Comprendre les notions de titrage (ou de dosage) et d équivalence. - Utiliser un -mètre et un tableur graphique. - Estimer la précision d une mesure. I. Introduction. 1. Définition. Titrer (ou doser) une espèce chimique, c est déterminer sa concentration (molaire ou massique) et/ou sa quantité de matière par l intermédiaire d une réaction chimique. L espèce de concentration inconnue, appelé réactif titré, réagit avec un autre réactif, de concentration parfaitement connue et appelé réactif titrant. Rq : * Un dosage peut se faire par titrage, c est-à-dire à l aide d une réaction chimique, ou à l aide d une échelle de teinte si les espèces sont colorées ou bien encore par spectrophotométrie en utilisant la loi de Beer-Lambert. 2. Objectif d un dosage. Un des objectifs des dosages est de contrôler la qualité des produits. Par exemple, la digitale pourprée est une plante dont on extrait des substances qui peuvent traiter l insuffisance cardiaque ou être des poisons! Tout dépend de la dose du principe actif ingérée. On comprend bien la nécessité de connaitre sa concentration. Autour de nous, dans notre quotidien, on dose le cholestérol ou la glycémie lors d une prise de sang, les polluants dans une fontaine publique ou dans l air ou bien encore les ions dans une eau minérale pour en connaitre sa composition exacte. 3. Montage expérimental d un titrage. Burette graduée Solution B : Réactif titrant concentration connue : C B volume versé : V 2 Bécher Barreau aimanté Agitateur magnétique Solution A : Réactif titré concentration inconnue : C A volume pipeté : V 1 1/4

2 4. Evolution des quantités de matière des réactifs. Comme on l a vu précédemment, pour titrer une espèce chimique A, il est nécessaire de la faire réagir avec un autre réactif B selon l équation de réaction, support du titrage : A + B C La réaction doit être rapide, totale et unique. Lorsqu on verse le réactif B dans le bécher, il réagit instantanément avec le réactif A : * la quantité de matière de A diminue donc au fur et à mesure que l on ajoute le réactif B jusqu à être nulle. L espèce B est entièrement consommée : c est le réactif limitant, * quand il n y a plus d espèce A, l espèce B ne peut plus réagir et le réactif limitant est maintenant l espèce A. 5. Equivalence. L équivalence d un titrage correspond au changement de réactif limitant. Autrement dit, c est l instant où les réactifs A et B ont été introduits en proportions stœchiométriques. Par conséquence, à l équivalence, tous les réactifs sont entièrement consommés. Ils sont tous réactif limitant. 6. Les réactifs. Dans l exemple étudié, on cherche la concentration molaire en acide éthanoïque (CH 3COOH) contenu dans un vinaigre blanc. Pour connaitre cette concentration, on fait réagir cet acide avec une solution d hydroxyde de sodium (Na +, HO - ). L espèce titrée A est l acide éthanoïque et l espèce titrante B est l ion hydroxyde HO - (L ion Na + ne réagit pas ; il est spectateur.) II. Protocole expérimental. 1. Présentation et principe. Les vinaigres sont des solutions aqueuses contenant de l acide éthanoïque (ou acide acétique), de formule brute CH 3 COOH. Le degré indiqué sur les bouteilles de vinaigre correspond à la masse d acide éthanoïque, exprimée en gramme, contenue dans 100 g de vinaigre. On se propose de vérifier le degré d acidité d un vinaigre par un titrage. 2. Préparation de la solution à titrer. La solution de vinaigre commerciale S étant très concentrée, on la dilue dix fois. On note la nouvelle solution S. Ecrire le protocole permettant de préparer 100,0 ml de solution S. On note V P le volume de solution S à prélever et V F le volume de la fiole. Préparer 100,0 ml de solution de vinaigre diluée 10 fois. 3. Préparation du titrage. Rincer la burette graduée avec un peu de solution d hydroxyde de sodium de concentration C B = 0,10 mol.l -1. La remplir ensuite avec cette même solution en prenant soin d éliminer la bulle d air au niveau du robinet puis, dans un second temps, bien ajuter le «zéro». (La lecture se fait au niveau du bas du ménisque de la solution.) Rincer la pipette jaugée de 10,0 ml avec un peu de la solution S de vinaigre dilué de concentration en acide éthanoïque inconnue. Prélever ensuite, toujours avec cette même pipette, V A = 10,0 ml de solution S et les introduire dans un bécher. Introduire ensuite le barreau aimanté et mettre en marche une agitation adaptée. Plonger la sonde -métrique dans le bécher puis ajouter un peu d eau distillée de façon à ce que la sonde soit bien immergée. 2/4

3 4. Réalisation du titrage. TP Terminale 16 Verser dans le bécher, la solution titrante (solution d hydroxyde de sodium) ml par ml jusqu à 25 ml de solution versée et noter à chaque fois la valeur du de la solution dans le tableau ci-dessous. Attention : Bien attendre l affichage de «STAB» avant de noter la valeur du. Lorsque le commence à augmenter fortement, resserrer l ajout de soude tous les 0,2 ml. 0 III. Exploitation. 1. Tracé du graphique. On souhaite tracer l évolution du de la solution en fonction du volume V B de solution d hydroxyde de sodium versé. Ouvrir le logiciel Regressi. Fichier nouveau clavier. Entrez le symbole et l unité de l abscisse et faire de même pour l ordonnée. 2. Détermination du volume équivalent. Le volume équivalent V éq correspond au volume de solution d hydroxyde de sodium versé pour atteindre l équivalence, c est-à-dire le volume exact de solution d hydroxyde de sodium à verser pour consommer la totalité de l acide éthanoïque présent dans les V A = 10,0 ml de solution S. Pour cela, on va utiliser la méthode des tangentes : A l aide du logiciel Regressi, sélectionner «tangente» puis «méthode des tangentes (avec clic)». Placer votre curseur dans un des deux virages de la courbe puis cliquez. Le à l équivalence et le volume équivalent s affichent. Notez ces deux valeurs et représenter l allure du graphe sur votre copie. 3. Détermination de la concentration en acide éthanoïque de la solution S. a. Ecrire l équation de titrage entre l acide éthanoïque et l ion hydroxyde. b. Donner la relation entre la quantité de matière n Ai d acide éthanoïque initialement présent dans le bécher et celle n BE d ion hydroxyde versé à l équivalence. c. En déduire une expression de la concentration C en acide éthanoïque de la solution S en fonction de V A, V éq et C B. d. Exprimer la concentration C de la solution S de vinaigre non dilué en fonction de la concentration C. 3/4

4 e. En vous servant de la définition du degré du vinaigre, exprimez le degré d d acidité du vinaigre en fonction de la masse volumique ρ du vinaigre, de la concentration C en acide éthanoïque de la solution S de vinaigre non dilué et de la masse molaire M d acide éthanoïque. f. Calculer le degré d du vinaigre dosé. Données : ρ = 1,0 g.ml -1 M = 60 g.mol Précision de la mesure. En physique, faire une mesure consiste à rechercher la valeur numérique d une grandeur. Mais, il est impossible de connaitre la valeur exacte à cause des erreurs de mesure. L erreur de mesure est donc l écart entre la valeur mesurée et la valeur exacte. Pour juger de la précision d une mesure, nous ne pouvons qu associer une incertitude de mesure à la valeur mesurée. Parmi les sources d erreurs, il en existe deux sortes : - l erreur systématique : due essentiellement à l appareil de mesure, - l erreur aléatoire : qui dépend de l expérimentateur (!...), de la variabilité d un paramètre comme la température, L incertitude de mesure, appelée aussi incertitude absolue, sur un résultat x est un paramètre associé au résultat pour juger de la qualité de la mesure. On la note x. Pour comparer la qualité de différentes mesures, l incertitude Δx ne suffit pas. Il faut utiliser la notion de précision. Par exemple, une incertitude de «1 cm» sur une mesure de «20 cm» donne plus de précision à cette mesure qu une incertitude de «1 mm» pour une mesure de «10 mm». Il faut donc comparer l incertitude à la valeur mesurée pour apprécier la précision de la mesure. On définit alors l incertitude relative par le rapport exprimé en général en pourcentage. Plus l incertitude relative est petite, plus la mesure est précise (et plus la précision sera grande). a. En utilisant les valeurs d incertitude portées sur la verrerie (pipette jaugée, fiole jaugée), calculer l incertitude relative sur le degré d acidité comme suit, en considérant : et ΔV E = 0,2mL ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) b. En déduire l incertitude absolue Δd sur le degré du vinaigre. Le résultat obtenu peut s écrire : d ± Δd c. La valeur indiquée par le fabriquant est-elle dans l intervalle d incertitude de la valeur trouvée expérimentalement? 4/4

5 Titre du TP : Dosage direct -métrique du vinaigre Classe : TS Matériel au bureau : 1L de solution d hydroxyde de sodium de concentration C B =0,10mol/L + bécher 250mL Canne à pêche Reserve pipette jaugée 10mL Réserve propipette Vinaigre blanc + bécher 100mL SALLE AVEC ORDI Matériel élève : Nombre de groupes : 9 Fiole jaugée 100mL + bouchon 3 béchers 100mL Propipette 4 pots de yaourt Pipette jaugée 10,0mL Burette graduée Pipette plastique Agitateur magnétique -mètre étalonné Barreau aimanté Pissette eau distillée Matériel au fond de la salle : Reserve eau distillée Bidon récupération acide Matériel sur chariot: Produits frais à acheter : 5/4

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