Objectif : Établir la composition du système après ajout de solution titrante.
Représenter l'évolution des quantités de matière.
Problématique de l'activité
Lors de la réalisation d'un titrage, on suit l'évolution d'une grandeur physique
(couleur, pH, conductivité, etc.) pour détecter l'équivalence, puis déterminer la concentration en soluté dans la solution.
Représenter, à l'aide d'un langage de programmation, l'évolution des quantités
de matière des espèces en fonction du volume de solution titrante versée.
Doc. 1
Équation support du titrage
On étudie la réaction qui se produit entre une espèce
chimique notée A(aq) (espèce titrée) et une espèce
chimique B(aq) (espèce titrante).
Le tableau d'évolution du système est un outil qui
permet d'estimer les quantités de matière au cours du
titrage pour un volume V de solution titrante versée.
L'équation de la réaction support du titrage peut
s'écrire :
aA(aq)+bB(aq)→cC(aq)+dD(aq)
Doc. 2
Écriture d'un programme avec Python
Voici quelques étapes à suivre pour écrire un
programme avec Python :
avant de coder, faire un logigramme qui reprend les
différentes informations à coder pour structurer le
raisonnement ;
identifier les informations nécessaires à la résolution
du problème ;
choisir, définir les variables et éventuellement définir
leur type ;
déterminer les opérations à effectuer sur les variables
et ainsi définir les fonctions à utiliser ;
identifier les conditions et écrire les instructions ;
identifier les variables à afficher pour répondre à la question ;
écrire le programme en langage Python.
Doc. 3
Tableau d'évolution du système lors du titrage
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Lelivrescolaire.fr
Données
Couple acide‑base :
C3H7COOH(aq)/C3H7COO−(aq),H3O+(aq)/H2O(l) et H2O(l)/HO−(aq)
Questions
REA/MATH : Utiliser un langage de programmation RAI/MOD : Modéliser une transformation
Compétence(s)
1. Lister les variables à définir et leur type. Expliquer les opérations à effectuer sur les
variables.
2. Préciser quelles sont les conditions à utiliser. Représenter un logigramme du programme.
Dessinez ici
3. Compléter le programme Python suivant :
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# Conditions experimentales
c_A =
c_B =
V_A =
# Coefficients stoechiometriques
a =
b =
c =
d =
V_B = np.arange(0, 25, 0.01)
x = c_B*V_B/b
n_A = c_A*V_A - a*x
n_B = np.zeros(len(V_B))
n_C = c*x
n_D = d*x
for i in range(len(V_B)) :
if c_B*V_B[i]/b > c_A*V_A/a :
print(c_B*V_B[i]/b, c_A*V_A/a, i)
x[i] = c_A*V_A/a
n_A[i] = 0
print(x[i])
n_B[i] = c_B*V_B[i] - b*x[i]
n_C[i] = c*x[i]
n_D[i] = d*x[i]
plt.xlabel('Volume verse de solution titrante (mL)')
plt.ylabel('Quantites de matiere (mol)')
plt.title('Evolution des quantites de matiere \n en fonction du volume de solution titrante versee')
plt.grid()
plt.plot(V_B, n_A,color = 'red', label='Quantite n_A')
plt.plot(V_B, n_B,color = 'blue', label='Quantite n_B')
plt.plot(V_B, n_C,color = 'yellow', label='Quantite n_C')
plt.plot(V_B, n_D,"--", color = 'orange', label='Quantite n_D')
plt.legend()
plt.show()
4. On étudie le titrage d'un volume VA=15 mL d'acide butanoïque C3H7COOH de concentration
cA=0,10 mol∙L-1 par la soude (Na+(aq) ; HO−(aq)) de concentration cB=0,10 mol∙L-1.
Représenter l'évolution des quantités de matière au cours du titrage.
Dessinez ici
Synthèse de l'activité
Compléter le programme permettant de représenter l'évolution du pH et de la conductivité
σ de la solution au cours du titrage.
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