UNIVERSITE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LILLE

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1 -- -. ".... '"' UNIVERSITE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LILLE i;:'""": CO' C ACCESAUCORP SDEs, 'c' ;, ",';1;\;':',," N OURS EXTERNE D' ",,,';,,: ';;:':::"';;e;;,,i\:;:;:,;:'i'c""'..., 'c','i'...""êc """""""""'c:-"":,,j'c',,,';!"'i'.;:i);t;;:i:;-:;ctechniciens DE RECBERCHEETDE"'FORMATION:,jJ:;'":i,, ';:ji(;;:..i':::;ï,i";,'::..::',,::";;c'c'c,...,!,:",,,, """':"'c"""""""':"""","',,1,;;:;):,,'...'..,.,;;;;f",i!!";;'!\'!!'"""..;,c" DU MINISTERE DE L'EDUCATION NATIONALE,: ",,'"..,'cf;,!,,','.,"', ::;':::';;':':;:l::;"'cc,'.,cc""...""c: """"",,,','c;,..,'::'::,:'":.. : ", " BAP B :Sciences Chimiques et Sciences des Matériaux Spécialité: Technicien chimiste Session 2005 Epreuve professionnelle d'admission ( Durée: 1 heure 30, temps de préparation inclus; coefficient 3 ) " Aucun document n'est autorisé. L'usage des calculatrices électroniques de poche est autorisé, confonnément à la circulaire n du 16 Novembre 1999; Ce dossier comprend 5 pages imprimées recto. Veuillez vérifier en début d'épreuve s'il est complet et signaler toute anomalie.

2 ..".. '". Titrage d'une solution de permanganate de potassium par l'acide oxalique J. Manipulation Les solutions de pennanganate de potassium sont oxydantes par la présence de l'ion peffilanganate MnO4-. Les solutions diluées ne sont pas stables et il faut les titrer juste avant l'emploi. La solution de KMnO4 de concentration inconnue c'ox (proche 002 mol.l -1) est placée dans la burette. Elle est titrée par une masse m d'acide oxalique dissoute dans l'erlenmeyer. L'acide oxalique est un réducteur. Les coùples oxydantjrédùcteur mis en jeu dans la réaction d'oxydoréduction associée au titrage sont MnO4-/Mn2+ et CO2C Questions préparatoires a. Pourquoi n'a-t-on pas besoin d'utiliser un indicateur coloré pour ce titrage? b. Ecrire les demi-équations relatives à chaque couple oxydant/réducteur. En déduire l'équation de la réaction d'oxydoréduction associée au titrage. c. Pourquoi le titrage doit-il être réalisé en milieu acide? d. Etablir la relation entre ne(mno4 j et ni(h2c204) où ne(mno4 j est la quantité d'ions MnO4- versée à l'quivalence et ni(h2c204) est la quantité d'acide oxalique introduite dans l'erlenmeyer. En déduire l'expression de c'ox en fonction de VE, m et M, où VE est le volume de la solution de KMnO4 versé à l'équivalence et Mla masse molaire de l'acide oxalique. e. Calculer la masse d'acide oxalique à peser en prenant l'hypothèse des valeurs suivantes pour c'ox et VE : c'ox = 0,02 mol.l -1 et VE = 1 OOO ml. L'acide oxalique se présente à l'état solide sous foffile de cristaux hydratés de fonnule H2C204, 2H20. La masse molaire Mdes cristaux vaut 126,07::!: 0,01 g.mol-l. f. Vous disposez de trois flacons d'acide oxalique : le premier de qualité technique, le second de qualité pure et le troisième de qualité rigoureusement pure. Lequel utiliseriez-vous pour ce titrage? " 1.2. Mode opératoire Placer la solution d'ion MnO4- dans la burette. Peser avec une précision de 10-4 g une masse m d'acide oxalique voisine de celle calculée à la question e. Introduire cette masse dans un erlenmeyer et la dissoudre dans un volume de 40 ml d'eau mesuré à l'éprouvette. Ajouter 5 ml d'acide sulfurique mesurés à l'éprouvette. La réaction d'oxydation de l'acide oxalique par le pennanganate est lente à températurè ambiante. Verser environ 2 ml de la solution de peffilanganate de potassium dans l'erlenmeyer : le contenu de l'erlenmeyer se colore en rose.. Chauffer le contenu de l'erlenmeyer à l'aide d'un bec bunsen.poserl'erlenmeyer sur la grille du support et attendre la disparition de la teinte rose indiquant que la réaction d'oxydation a démarré. Poursuivre le chauffage environ cinq minutes après la disparition de la couleur rose. Reprendre ensuite le titrage. il n'est noffilalement plus nécessaire de chauffer car la réaction d'oxydation est catalysée par les ions Mn2+ produits lors du démarrage de la réaction. Titrer jusqu'à l'apparition d'une teinte rose persistante. 2

3 . :, 0",, ",", -- Répéter le titrage deux fois. Effectuer le calcul de la concentration, de son incertitude absolue et des bornes de l'intervalle de confiance après chaque titrage (questions a, b et c de la partie "Résultats"). Si les deux intervalles de confiance n'ont pas de partie commune, refaire éventuellement un titrage (si vous en avez le temps) mais ne présenter que les résultats de deux titrages Résultats Utiliser le formulaire fourni pour répondre aux questions suivantes. a. Calculer c'ox pour chaque titrage. b. Calculer l'incertitude absolue c'ox pour chaque titrage puis donner sa valeur en respectant la règle de présentation d'une incertitude (voir partie D). Vous utiliserez l'expression suivante,, cox=cox ( m -+m VE ) VE Les valeurs des incertitudes absolues t:.m et VE figurent dans la partie D. Utiliser la valeur de c 'ox pour déterminer le nombre de chiffres significatifs à garder pour, Cox. c. Déterminer les bornes inférieures et supérieures de l'intervalle de confiançe pour chaque titrage. Ces bornes sont désignées respectivement par c'ox, min et c'ox, max et valent respectivement c'ox - c'ox et c'ox + c'ox. d. Calculer la moyenne c'ox des deux valeurs de c'ox qui sem prise comme meilleure évaluation de c'ox. e. A partir du tableau de résultats du point 3 du formulaire, identifier la plus petite valeur de c'ox, min (notée hi) et la plus grande valeur de c'ox, max (notée hs). Ces deux valeurs constitueront les bornes inférieure et supérieure de l'intervalle de confiance tenant compte des - - résultats des deux titrages. Calculer les écarts c'ox - bi et, bs - c'ox f. Evaluer la valeur de l'incertitude absolue tenant compte des résultats des deux titrages: elle est notée c'ox. La valeur de c'ox sera prise égale à la plus grande valeur des écarts c'ox - bi et bs - c'ox. g. Présenter le résultat tenant compte des deux titrages: valeur de c'ox associée avec son incertitude c'ox. ll. Données D.I. Règles d'arrondi des valeurs de concentration - Si le chiffre qui suit le dernier chiffre à conserver est 5, 6,7, 8 ou. 9, le chiffre précédent est arrondi à la valeur supérieure. - Si le chiffre qui suit le dernier chiffre à conserver est 0, 1, 2; 3, ou 4, le chiffre précédent reste inchangé. fi.2. Règle_de présentation d'une concentration avec son incertitude,... - " c"' Le dernierchi.ffre sifiatif,4e.la valeur de concenfi"ationdoit êtreàja même position décin:1ale que l'mcertitride.pourarrondirla valeur de concentration on se réfèreauxtègles d'arrondi énoncées précédemmnt. 3

4 '. ;;"- 'c,.' - ".. '! Par exemple, la concentration c = 0,01226 mol.l -1 affectée d'une incertitude ô.c = 0,004 mol.l-l est arrondie à 0,012 mol.l -1 alors que la concentration c = 0,01252 mol.l-l affectée de la même incertitude est arrondie à 0,013 mol.l -1. ll.3. Règle de présentation d'une incertitude.,.,. c '" c ".,. c, c c" c" '.." c, Vne înceftitude e'présentéeavecun 'seul.chiffre'significatif. Ce chiffre est prealablement.,, ",c,..", ",,",'C, 'c c',,' "", aôfid: de, O..,çtt règle 4'aqdl est,.. ':;";i.:';;"o.c: Ainsi, si le calcul de l'incertitude a donné la valeur 0,00324 mo1.l -l, l'incertitude est présentée sous la forme ô.c = 0,004 mol.l -l, par contre si le calcul de l'incertitude a donné 0,00306 mol.l -l, l'incertitude est présentée sous la forme ô.c = 0,003 mol.l -1. ll.4. Valeurs d'incertitude à utiliser - Incertitude sur un volume délivré avec une pipette jaugée de 10 ml, AV p : 0,02 ml - Incertitude sur un volume délivré avec une burette de 25 ml, AVE : 0,05 ml - Incertitude sur une pesée, Am : 0,0001 g (:f;;:; 4 ;',"";

5 Am ;:',:. z":' :",. -. Titrage d'une solution de permanganate par l'acide oxalique FORMULAIRE DE COMPTE-RENDU Nom: Salle: Prénom: Numéro de place: 1. Remplir le tableau ci-dessous. Exprimer le résultat du calcul de c'ox avec au moins 5 chiffres significatifs. titrage m 1 g 1 1 g VE 1 ml A VE 1 ml c'ox 1 mol.l -1 no}. n 2. Remplir le tableau suivant. Exprimer le résultat du calcul de Ac'ox avec au moins 2 chiffi'es significatifs. titrage no} n. Ac'oxl mol.l.1 3. Remplir le tableau suivant. Donner les valeurs de Ac'ox en resqectant la règle de Qrésentation d'une incertitude. Arrondir les valeurs de c'o'" c'ox. min et c'ox. maxavec un nombre de décimales cohérent avec les valeurs de Ac'ox. titrage Ac'ox 1 mol.l -1 c'oxl mol.l -1 C'ox, min 1 mol.l -1 C'ox, max 1 mol.l-1 no1 n02' ' 4. Meilleure évaluation de c'ox (c'ox) et des bornes de l'intervalle de confiance en tenant comqte des résultats des deux titrages. Arrondir c'ox avec le même nombre de décimales que celui utilisé pour exprimer les valeurs de c'ox, c'ox, mid et c'ox, mai. - meilleure évaluation de C'ox: C'ox = borne inférieure: bi = borne supérieure: bs = Ecarts entre c'ox et les bornes de l'intervalle de confiance. c' - bi = ox bs - c' = ox 5. Valeur de l'incertitude AC'ox tenant comqte des résultats des deux titrages. 6. Résultatenant comqte des deux titrages. '\-.c'., ;:;." 5 ". ':;.;!)..}!;ij: -