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Physique-Chimie 1re

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Exercices




Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

Connaître la différence entre titrage et dosage par étalonnage :
11

Connaître la notion d’équivalence :
21
28

Savoir suivre un titrage colorimétrique :
14
16
DIFF
22

Pour s'échauffer

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5
Le titrage direct

Donner la définition d’un titrage direct et son intérêt.


6
Dosage et titrage

Quelle est la différence entre dosage et titrage ?


7
La quantité de matière

Rappeler la ou les relation(s) pour calculer une quantité de matière en précisant grandeurs et unités.
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8
L’équivalence

Donner la relation entre les quantités de matière à l’équivalence en précisant chaque grandeur et symbole.


9
Équivalence

On titre les ions fer (II) Fe2+\text{Fe}^{2+} par les ions cérium (IV) Ce4+\text{Ce}^{4+} selon l’équation de réaction :

Fe2+(aq)+Ce4+(aq)Fe3+(aq)+Ce3+(aq)\mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq})+\mathrm{Ce}^{4+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Fe}^{3+}(\mathrm{aq})+\mathrm{Ce}^{3+}(\mathrm{aq})

Quelle relation existe-t-il entre les quantités de matière de Fe2+\text{Fe}^{2+} et Ce4+\text{Ce}^{4+} à l’équivalence ?

Pour commencer

Dosage par titrage ou par étalonnage

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10
Réaction support de titrage

RAI/MOD : Modéliser une transformation chimique

Naïma veut réaliser le titrage d’une solution de sulfate de fer (II) par une solution de permanganate de potassium.

Établir l’équation de la réaction support de titrage en justifiant la démarche.


Données


Couples redox des espèces mises en jeu :
  • MnO4(aq)/Mn2+(aq)\mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{Mn}^{2+}(\mathrm{aq}) ;
  • Fe3+(aq)/Fe2+(aq)\mathrm{Fe}^{3+}(\mathrm{aq}) / \mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq}).

RAPPEL :

Pour établir l’équation bilan d’une réaction d’oxydoréduction il faut partir des demi-équations électroniques.

Solution de sulfate de fer (II) : (SO42(aq);Fe2+(aq))(\mathrm{SO}_{4}^{2-}(\mathrm{aq})\,;\,\mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq}))

Solution de permanganate de potassium : MnO4(aq)+K+(aq).\operatorname{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq})+\mathrm{K}^{+}(\mathrm{aq}).
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11
Schéma d’expérience

APP : Faire un brouillon comprenant un schéma

Pour doser une solution de permanganate de potassium (K+(aq);MnO4(aq))(\mathrm{K}^{+}(\mathrm{aq}) \,;\, \mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq})), on réalise un ensemble de 10 solutions de concentration croissante. On mesure ensuite l’absorbance de ces solutions à λ=540\lambda = 540 nm. Puis on détermine la concentration de la solution en mesurant son absorbance.

1. Réaliser le schéma d’une dilution.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


2. Cette expérience est-elle un titrage ?

Les échanges d’énergie

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12
Les ions chlorure

APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

Eau de source


On réalise le titrage de 25,025\text{,}0 mL de l’eau Minérals par une solution de nitrate d’argent à 2,5×1022\text{,}5 \times 10^{-2} mol·L-1. On ajoute 1,01\text{,}0 mL de chromate de potassium qui donne une teinte jaune à la solution avant l’équivalence et rouge après l’équivalence.

1. Comment repérer l’équivalence ?


2. Déterminer la concentration en ions chlorure obtenue lors du titrage.


Minerals, une eau minérale riche en minéraux


Données

  • Masse molaire du chlore : M(Cl)=35,5M(\mathrm{Cl})=35\text{,}5 g·mol-1 ;
  • Volume équivalent : VE=9,0V_{\mathrm{E}}=9\text{,}0 mL.
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13
Titrage d’un lait

APP : Extraire l’information utile sur supports variés

On réalise le titrage de l’acide lactique par l’hydroxyde de sodium. L’expérience est suivie par pH-métrie. Le volume équivalent est égal à 15,2 mL et le pH à l’équivalence est égal à 8,0.

Donner l’indicateur coloré à choisir. Justifier.


Indicateur coloré
Couleur d’acide
Zone de virage pH
Couleur basique
Rouge de méthyle
Rouge
4,4 \bf{-} 6,2
Jaune
Bleu de thymol
Jaune
8,0 \bf{-} 9,6
Bleu
Jaune d’Alizarine
Jaune
10,0 \bf{-} 12,0
Rouge
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14
Dosage de l’éthanol

RAI/MOD : Décrire l’état initial et l’état final d’un système

Les éthylotests fonctionnent à l’aide d’une réaction d’oxydoréduction mettant en jeu des espèces colorées. L’équation de la réaction chimique est la suivante :

3C2H6O(aq)+2Cr2O72(aq)+16H+(aq)3\,\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{6} \mathrm{O}(\mathrm{aq})+2\,\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}(\mathrm{aq})+16\,\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) \rightarrow 3C2H4O2(aq)+4Cr3+(aq)+11H2O(l) 3 \,\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{4} \mathrm{O}_{2}(\mathrm{aq})+4\, \mathrm{Cr}^{3+}(\mathrm{aq})+11\, \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})


De quelle couleur est le test avant de souffler dedans ? lorsque le test est positif ?

Doc. 1
Les couleurs de l’éthylotest

Couleur des espèces chimiques :
  • C2H6O\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{6} \mathrm{O} : incolore ;
  • Cr2O72\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-} : orange ;
  • Cr3+\mathrm{Cr}^{3+} : vert ;
  • C2H4O2\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{4} \mathrm{O}_{2} : incolore.

Suivi d’une réaction chimique

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15
Coefficient stœchiométrique

RAI/MOD : Ajuster l’équation

Ajuster les équations de réaction suivantes :

a. C3H8+\mathrm{C}_{3} \mathrm{H}_{8}\:+ O2\mathrm{O}_{2} \rightarrow CO2+\mathrm{CO}_{2}\:+ H2O\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}.

b. SO2+\mathrm{SO}_{2}\:+ H2S\mathrm{H}_{2} \mathrm{S} \rightarrow S+\mathrm{S}\:+ H2O\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}.

c. Zn2++\mathrm{Zn}^{2+}\:+ HO\mathrm{HO}^{-} \rightarrow Zn(OH)2\mathrm{Zn}(\mathrm{OH})_{2}.

d. I2+\mathrm{I}_{2}\:+ S2O32\mathrm{S}_{2} \mathrm{O}_{3}^{2-} \rightarrow I+\mathrm{I}^{-}\:+ S4O62\mathrm{S}_{4} \mathrm{O}_{6}^{2-}.

e. Fe+\mathrm{Fe}\:+ O2\mathrm{O}_{2} \rightarrow Fe2O3\mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}.
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16
Titrage de l’eau oxygénée

RAI/MOD : Décrire l’état initial et l’état final

On réalise le titrage de l’eau oxygénée par une solution de permanganate de potassium. On définit ainsi le réactif titré (eau oxygénée) et le réactif titrant (permanganate de potassium). L’équation de la réaction est la suivante :

2MnO4(aq)+5H2O2(aq)+6H+(aq)2 \,\mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq})+5 \,\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}(\mathrm{aq})+6\, \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) \rightarrow 2Mn2+(aq)+5O2(g)+8H2O(l)2\, \mathrm{Mn}^{2+}(\mathrm{aq})+5\, \mathrm{O}_{2}(\mathrm{g})+8\, \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})


Remplacer les pointillés par les signes : >\gt, <\lt ou ==.

Avant équivalence
À équivalence
Après équivalence
n0(H2O2)5xmax...0n_{0}(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2})-5 x_{\max }\:...\: 0 
n0(H2O2)5xmax...0n_{0}(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2})-5 x_{\max } \:...\: 0 
n0(H2O2)5xmax...0n_{0}(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2})-5 x_{\max }\:...\: 0 
n0(MnO4)2xmax...0n_{0}(\mathrm{MnO}_{4}^{-})-2 x_{\max }\:...\: 0 
n0(MnO4)2xmax...0n_{0}(\mathrm{MnO}_{4}^{-})-2 x_{\max }\:...\: 0 
n0(MnO4)2xmax...0n_{0}(\mathrm{MnO}_{4}^{-})-2 x_{\max }\:...\: 0 
5n0(MnO4)...2n0(H2O2)5 n_{0}(\text{MnO}_{4}^{-})\:...\: 2 n_{0}(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}) 
5n0(MnO4)...2n0(H2O2)5 n_{0}(\text{MnO}_{4}^{-})\:...\: 2 n_{0}(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}) 
5n0(MnO4)...2n0(H2O2)5 n_{0}(\text{MnO}_{4}^{-})\:...\: 2 n_{0}(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}) 

Une notion, trois exercices


DIFFÉRENCIATION
Savoir-faire : Suivre un titrage colorimétrique

17
Titrage des ions chlorure

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RAI/MOD : Déterminer une quantité de matière

Le dosage des ions chlorure Cl\text{Cl}^{-} peut se faire par les ions argent Ag+\text{Ag}^{+}.

1. Compléter le tableau d’avancement suivant.

Tableau d'avancement
1
2
3
4


2. Est-on avant ou après équivalence ?
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18
Titrage des ions hydroxyde

RAI/MOD : Déterminer une quantité de matière

On cherche à titrer les ions hyrdoxyde HO(aq)\text{HO}^{-}(\text{aq}) d’un déboucheur de canalisation par l’acide chlorhydrique. L’équation support de la réaction est H+(aq)+HO(aq)H2O(l)\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{HO}^{-}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l}).

1. Construire le tableau d’avancement avant l’équivalence.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


2. Construire le tableau d’avancement après l’équivalence.
Couleurs
Formes
Dessinez ici
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19
Titrage du peroxyde d’hydrogène

RAI/MOD : Déterminer une quantité de matière

On cherche à titrer une solution d’eau oxygénée (solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène H2O2\text{H}_{2}\text{O}_{2}) par le permanganate de potassium KMnO4\mathrm{KMnO}_{4}. L’équation de la réaction support du titrage est :

5H2O2(aq)+2MnO4(aq)+6H+(aq) 5 \,\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}(\mathrm{aq})+2\, \mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq})+6\, \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) 2Mn2+(aq)+8H2O(l)+5O2(g).\rightarrow 2\, \mathrm{Mn}^{2+}(\mathrm{aq})+8\, \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})+5\, \mathrm{O}_{2}(\mathrm{g}).


1. Construire le tableau d’avancement de la réaction de l’équivalence.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


2. La quantité d’ions permanganate introduit à l’équivalence est n=4,2n = 4\text{,}2 mol. Déterminer la quantité de peroxyde d’hydrogène titrée.
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