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1 ntilles 26 Exercice n 2 : NLYE D UN LIT (6,5 points) Les parties 1. et 2. de cet exercice sont indépendantes et peuvent être traitées séparément. On se propose de déterminer les masses en ions chlorure et en acide lactique présents dans un lait. 1. DOGE PR ONDUTIMÉTRIE On prélève un volume = 2, ml de lait (solution ) et on les introduit dans une fiole jaugée de volume = 1, ml. On complète avec de l eau distillée et on homogénéise pour obtenir une solution, de concentration. Quel rapport existe entre la concentration de la solution et la concentration de la solution? 1.2. On verse un volume 1 = 1, ml de la solution dans un bécher et on y ajoute environ 25 ml d eau distillée. Indiquer précisément le protocole à suivre pour prélever 1, ml de solution (matériel utilisé, manipulations à effectuer) On plonge ensuite dans le bécher une cellule conductimétrique. Initialement et après chaque ajout, ml par ml, d une solution aqueuse de nitrate d argent (g + + NO 3 ) de concentration 2 = 5, 1-3 mol.l -1 on détermine la conductivité du milieu réactionnel. Indiquer, sur un schéma annoté, le dispositif expérimental à mettre en place. Le suivi conductimétrique du dosage permet d obtenir la courbe d évolution de la conductivité du milieu réactionnel en fonction du volume 2 de la solution de nitrate d argent versé (document N 1 donné en NNEXE N 2, à rendre avec la copie). La transformation chimique, rapide, met uniquement en jeu les ions chlorure et les ions argent selon l uation de réaction : g + + l = gl (s) Rappel : Le chlorure d argent gl est un solide blanc, pratiquement insoluble dans l eau, qui noircit à la lumière Quelle est l origine de la conductivité initiale de la solution? 1.5. En utilisant les valeurs des conductivités molaires ioniques données ci-dessous, interpréter la variation de la valeur de la conductivité du milieu réactionnel au cours du dosage. À 25 : (l ) = 76,3 1-4 m²..mol -1 (NO 3 ) = 71,4 1-4 m²..mol -1 (g + ) = 61,9 1-4 m²..mol Quel événement correspond au point particulier apparaissant sur la courbe = f( 2 )?

2 1.7. Déterminer, en utilisant cette courbe, le volume 2E de solution de nitrate d argent versé à l uivalence Quelle est à l uivalence la relation entre la quantité de matière en ions argent introduits et la quantité de matière en ions chlorure initialement présents? 1.9. En déduire la concentration molaire en ions chlorure initialement présents dans la solution, puis celle dans le lait La masse d ions chlorure présents dans un litre de lait doit être comprise entre 1, g et 2, g. alculer la masse d ions chlorure présents dans le lait étudié et conclure. Donnée : masse molaire des ions chlorure : M(l ) = 35,5 g.mol DOGE DE L IDE LTIQUE Un lait frais ne contient pas d acide lactique. En vieillissant, le lactose présent dans le lait se transforme en acide lactique, noté par la suite H. On dose l acide lactique, considéré comme le seul acide présent dans le lait étudié, par une solution d hydroxyde de sodium : Na + + HO (soude) de concentration B = 5, 1-2 mol.l -1. On prélève un volume = 2, ml de lait que l on place dans un bécher et on suit l évolution du ph en fonction du volume B de soude versé Écrire l uation de la réaction qui se produit lors du mélange. Quelles caractéristiques doit présenter cette réaction pour être adaptée à un dosage? Données : couples acide/base : H 2 O/HO : pk 1 = 14, H 3 O + /H 2 O : pk 2 =, H / : pk 3 = 3,9 On obtient les valeurs données dans le tableau suivant : B (ml) 2, 4, 6, 8, , , ph 2,9 3,2 3,6 3,9 4,2 4,6 4,9 6,3 8, 1,7 11, 11,3 11, En utilisant un diagramme de prédominance, déterminer quelle est, entre H et l espèce chimique prédominante au début du dosage Pour quel volume de soude versé, H et sont-elles présentes en quantités égales? 2.5. Le tracé du graphe représentant l évolution du ph en fonction du volume de soude versé montre que l uivalence acide base est atteinte pour un volume de soude B = 12, ml. En déduire la quantité de matière d acide lactique présente dans le volume de lait On considère qu un lait frais a une concentration en acide lactique inférieure à 1,8 g.l -1. Quelle est la masse d acide lactique présente dans un litre de lait? onclure? Donnée :masse molaire moléculaire de l acide lactique : M(H) = 9 g.mol -1.

3 NNEXE ( RENDRE E L OPIE) DOUMENT N 1

4 ntilles 26 Exercice n 2 : NLYE D UN LIT (6,5 points) 1. DOGE PR ONDUTIMETRIE Pour fabriquer la solution s on a effectué une dilution : olution mère : ; = 2, ml olution fille : ; = 1, ml u cours de la dilution la quantité de matière de soluté se conserve, donc. =. 1, = 5, La solution fille est cinq fois moins concentrée que la solution mère 2, 1.2. On verse de la solution dans un bécher, puis on prélève à l aide d une pipette jaugée de 1, ml munie d un pipeteur de la solution que l on verse dans un autre bécher. (On doit, préalablement, rincer la pipette jaugée à l aide de la solution ) Burette graduée contenant la solution de nitrate d argent 2 = 5, 1 3 mol.l 1 1 = 1, ml de olution + env. 25 ml d'eau distillée ellule conductimétrique onductimètre gitateur magnétique 1.4. La conductivité initiale est due aux ions présents dans la solution, c est-à-dire les ions chlorure et des cations qui eux ne réagiront pas lors du titrage Première partie, diminution de la conductivité du milieu réactionnel : On ajoute des ions g + et NO 3 dans le milieu. Les cations argent réagissent avec les anions chlorure. Ils forment un solide qui ne participe pas à la conductivité de la solution. La concentration en ions l diminue au fur et à mesure. La concentration en anions nitrate augmente au fur et à mesure. Tout se passe comme si les anions l étaient remplacés par des anions NO 3. omme (NO 3 ) est légèrement inférieure à (l ), la conductivité diminue mais faiblement. Deuxième partie, augmentation de la conductivité : Quand tous les ions chlorure sont consommés, les ions g + et NO 3 ne réagissant plus, ils s'accumulent en solution. Leur concentration augmente, la conductivité va augmenter La conductivité passe par un minimum, ce qui correspond à l uivalence : tous les ions chlorure ont été consommés.

5 1.7. Le volume uivalent correspond à l'abscisse du point d'intersection des deux segments suivant l'évolution de la conductivité. On lit 2E = 12, ml l uivalence, tous les ions chlorure initialement présents ont été consommés par les ions argent, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques, soit : n(g + ) versé = n(l ) initial 2E E = n(l ) initial TTENTION, cette quantité de matière est celle présente dans le volume 1 de solution utilisée, donc n(l ) initial = E insi 2. 2E =. 1 donc s =. = 3 5, 1 12, 1, Et d après la question 1.1. on a il vient =. 2 2E , 1 12, 1, 1 = 6, 1 3 mol.l 1 concentration molaire en l de la solution initialement. soit = en remplaçant par l'expression précédente, = 1, 2, = 3, 12 mol.l 1 concentration molaire en l dans le lait 1.1. alculons la concentration massique t en ions chlorure du lait : t =.M(l ) t = 1,7 g.l 1 La masse obtenue est bien comprise entre 1, g et 2, g par litre de lait. 2. Dosage de l'acide lactique 2.1. H + HO = + H 2 O (l) ette réaction doit être rapide et totale.

6 2.2. K = H. HO Écrivons l'uation de la réaction d'autoprotolyse de l'eau qui correspond au couple H 2 O/HO 2 H 2 O (l) = H 3 O + + HO K 1 = [H 3 O + ].[HO ] Écrivons l'uation de la réaction entre l'acide lactique et l'eau qui correspond au couple H /. H O H + H 2 O (l) = + H 3 O + 3 K 3 = H Reprenons l'expression de K en la multipliant par HO 3 HO 3 K =. H O 3 H. HO. H O 3 K 3 K 1 pk3 K 3 1 pk1 pk3 K = 1 pk1 K 1 1 K = ,9 = 1 1,1 = 1,3 1 1 Dans l'état d'uilibre [H ] est très très faible. omme cette concentration est au dénominateur, K est très élevée. Donc la réaction est bien totale : H est quasiment totalement consommé. Remarque: pour que K soit élevée, il existe mathématiquement la possibilité que [ ] soit très grande, mais c'est "chimiquement" impossible pk 3 = 3,9 ph = 2,9 u début du dosage, le ph est de 2,9; l espèce prédominante est alors H On a ph = pk 3 + log H i les espèces H et sont présentes en quantités égales alors H = 1 donc ph = pk 3 D après le tableau pour un ph = 3,9, on a B = 6, ml l uivalence les réactifs sont introduits dans les proportions stoechiométriques, on a versé autant d'ions HO qu'il y avait initialement de molécules de H. n H = n HO- n H = B. BE n H = 5, , 1-3 = 6, 1 4 mol d'acide lactique dans un volume = 2, ml de lait. mh 2.6. alculons la concentration massique en acide lactique du lait : t H = = n.m(h) H t H = 4 6, 1 9 2, 1 3 H = 2,7 g.l 1 > 1,8 g.l 1 donc le lait n est pas frais. ph

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