Aurélie 20/10/10
 

 

Epreuve pratique de chimie : titrages : concours aide technique de laboratoire.


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Préparation d'une solution  de permanganate de potassium pour doser une solution de fer (II).
La préparation d'un volume de solution titrée à partir d'une substance commerciale s'effectue en  quatre phases :
- préparation d'une solution trop riche, c'est à dire de concentration molaire légèrement supérieure à la concentration demandée
- étalonnage de cette solution trop riche
- ajustage de la concentration désirée par dillution
- dosage de contrôle.
Pour réagir le permanganate a besoin d'être en milieu acide sulfurique. On préparera d'abord un volume V' = 500,0 mL de solution environ 2 mol/L en acide sulfurique.
Sur la solution commerciale, on peut lire : H2SO4, M~98,10 g/mol, pureté ou titre massique 96 %, densité d = 1,83.
Quelles sont les précautions à prendre lors de l'utilisation de solution d'acide sulfurique concentrée ?
Port de blouse, gants et lunettes de sécurité et travail sous hotte aspirante.
Calculer la concentration en acide sulfurique de la solution commerciale.
Masse de 1 L : 1,83 kg = 1,83 103 g. Dans 1 L, masse d'acide pur : 0,96 * 1,83 103 =1,7568 103 g.
Concentration en acide sulfurique : 1,7568 103 / 98,1 = 17,9 ~18 mol/L.
Quel est le volume d'acide sulfurique commerciale que l'on doit prélever pour préparer 200 mL ?
Facteur de dilution F = concentration commerciale / concentration de la solution fille diluée
F = 18/2 = 9.
Volume de solution commerciale à prélever = volume de la solution fille diluée / F = 200 / 9 ~22 mL.


Quelle est la masse de permanganate de potassium solide que l'on doit peser pour préparer 200 mL d'une solution de concentration molaire exactement 0,050 mol/L ?
M(KMnO4) = 39,1 + 54,9 +4*16 =158 g/mol
Quantité de matière
KMnO4 = volume ( L) fois concentration (mol/L)
n = 0,200*0,050 =0,010 mol
masse (g) = masse molaire ( g/mol) * quantité de matière (mol)
n = 158 *0,010 = 1,58 ~1,6 g.

 

On dose la solution de permanganate de potassium par pesée d'oxalate de sodium Na2C2O4 en milieu acide sulfurique.
Ecrire la demi équation correspondant au couple MnO4-aq / Mn2+aq.
2 fois { MnO4-aq + 8H+aq + 5e- = Mn2+aq +4H2O }.
Ecrire la demi équation correspondant au couple CO2 aq / C2O4-aq.
5 fois {C2O42-aq =2 CO2 aq + 2e-}.
Ecrire l'équation de la réaction du permanganate sur l'oxalate.
2MnO4-aq + 16H+aq +5C2O42-aq = 10 CO2 aq + 2Mn2+aq +8H2O.
Ecrire la relation du dosage à l'équivalence. En déduire la masse d'oxalate de sodium ( M= 134,0 g/mol) pour avoir une chute de burette de 10 mL à 20 mL.
A l'équivalence, les quantités de matière des réactifs sont en proportions stoechiométriques : n(
C2O42-) =2,5 n(MnO4-).
Volume de solution titrante 15 mL ( compris entre 10 et 20 mL)
(
MnO4-) = 0,015*0,050 =7,5 10-4 mol ; n(C2O42-) =2,5*7,5 10-4 =1,875 10-3 mol.
m =
n(C2O42-) M = 1,875 10-3*134 =0,2513 ~0,25 g.

On procède enfin au dosage de la solution S de fer (II) par la solution de permanganate.
Ecrire l'équation de ce dosage.
MnO4-aq + 8H+aq + 5e- = Mn2+aq +4H2O
5 Fe2+aq = 5 Fe3+aq +
5e-.
MnO4-aq + 8H+aq +5 Fe2+aq = 5 Fe3+aq +Mn2+aq +4H2O.
Donner la relation à l'équivalence et en déduire l'expression littérale de CFe en fonction de C
MnO4- de la chute de la burette ve et de la prise d'essai E de la solution S.
A l'équivalence, les quantités de matière des réactifs sont en proportions stoechiométriques : n(
Fe2+) =5 n(MnO4-).
CFe E =5 CMnO4- ve ; CFe =5 CMnO4- ve / E.





Préparations de solutions tampon.
Vous avez à votre disposition les solutions suivantes :
- acide acétique à environ 0,2 mol/L ; CH3COO
Na en solution à 0,2 mol/L
KH2PO4 solide ( M = 136 g/mol) ;
Na2HPO4 en solution à 0,2 mol/L ; solution de NH4Cl à environ 0,2 mol/L.
Solution d'acide chlorhydrique à 0,1 mol/L et à 0,2 mol/L.
Solution de soude à
0,1 mol/L et à 0,2 mol/L.
Solution d'ammoniac à 1 mol/L.
Les caractéristiques des couples acido-basiques sont données :
H3PO4  /
H2PO4-  : pKa1 = 2,1 ; H2PO4- / HPO42- : pKa2 = 7,2 ; HPO42- / PO43- : pKa3 = 12,4 ;
 NH4+ / NH3 : pKa = 9,25 ; CH3COOH / CH3COO- : pKa = 4,75.
Comment préparer rapidement et simplement une solution tampon de pH voisin de 9 ?

La solution préparée ne sera pas trop diluée et son volume sera compris entre 50 et 100 mL environ.
 NH4+ / NH3 : pKa = 9,25 ; les quantités de matière d'ion ammonium et d'ammoniac doivent être à peu près identiques.
50 mL de
solution de NH4Cl à environ 0,2 mol/L : n(NH4+) =50*0,2 =10 mmol.
10 mL de solution d'ammoniac à 1 mol/L : n(NH3) = 10 * 1 =10 mmol.
Comment pourrait-on opérer pour ajuster la valeur de ce tampon à 10 ?
pH = 9,25 + log ( [NH3] / [NH4+] ).
En ajoutant  de la solution d'ammoniac à 1 mol/L, le pH va croître lentement.

Titrage d'une solution contenant du chlorure de sodium ( Na+ + Cl-) à environ 0,4 mol/L et de l'acide chlorhydrique ( H3O+ + Cl-) à environ 0,1 mol/L.
On dispose de la verrerie de laboratoire usuelle ainsi que du matériel physico-chimique suivant : pHmètre, conductimètre, millivoltmètre, électrodes.
Les solutions qui sont à votre disposition sont les suivantes : hydroxyde de sodium à 0,200 mol/L et solution de nitrate d'argent à 0,050 mol/L
Donner le protocole du titrage pour déterminer le titre exact en acide chlorhydrique et en chlorure de sodium.
Titrage acide base avec suivi pHmétrique pour déterminer le titre en acide chlorhydrique.
H3O+aq + HO- aq = 2H2O.

Tracer la courbe pH= f( volume ajouté ) pour déterminer l'équivalence.
A l'équivalence Cacide = 0,200 Vajouté à l'équivalence / 10.










Titrage par précipitation avec suivi conductimétrique pour déterminer le titre total en ion chlorure.
Ag+aq + Cl- aq = AgCl(s).


Tracer la courbe conductivité = f( volume ajouté ). Cette courbe est constituée de deux segments de droites ; leur intersection donne le volume équivalent Véqui.
Cchlorure totale = 0,050 Vajouté à l'équivalence / 10.
Cchlorure de sodium = Cchlorure totale - Cacide.



 








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