Une couche d'oxyde d'aluminium se crée avec le temps sur les fenêtres. Cette couche naturelle protège le métal. L'équation de formation est la suivante :

4\,\mathrm{Al}(\mathrm{s})+3\, \mathrm{O}_{2}(\mathrm{g}) \rightarrow 2\, \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3}(\mathrm{s})

Les mélanges suivants sont-ils stœchiométriques ?

a. 2 mol de \text{Al} et 1 mol de \text{O}_{2}.

b. 3 mol de \text{Al} et 4 mol de \text{O}_{2}.

c. 8 mol de \text{Al} et 6 mol de \text{O}_{2}.

Histoire des sciences

Dans la seconde moitié du XIX^e siècle, le procédé de fabrication de l'aluminium est développé. Ce métal devient à la mode et de nombreux objets précieux sont fabriqués en aluminium. Napoléon III lui-même commande un service de vaisselle en aluminium qu'il réserve à ses invités de marque. La France est alors le seul pays à fabriquer ce métal et il est très coûteux à produire. À partir de 1890, avec la production de masse de l'aluminium, l'élément métallique le plus abondant sur Terre devient abordable et son usage se démocratise.

D'après D. Bourgarit et J. Plateau,

« Quand l'aluminium valait de l'or », ArcheoSciences,29/2005, 95-105.

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22
Changement de couleur

✔ RAI/MOD : Décrire l'état initial et l'état final

On désire réaliser le titrage des ions fer (II) \text{Fe}^{2+} par une solution de permanganate de potassium.

Donner la couleur de la solution avant le point d'équivalence et après le point d'équivalence.

Données

Couples Ox/Red :
\mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{Mn}^{2+}(\mathrm{aq}) ;
\mathrm{Fe}^{3+}(\mathrm{aq}) / \mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq}) ;
L'ion \mathrm{MnO}_{4}^{-} est violet dans l'eau, les autres sont incolores.

Le zoom est accessible dans la version Premium.

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23
QCM pas si facile

✔ RAI/ANA : Construire un raisonnement

On désire titrer 10 mL de diiode \text{I}_{2} de couleur brune par une solution de thiosulfate de sodium (2\,\mathrm{Na}^{+}(\mathrm{aq})\, ;\, \mathrm{S}_{2} \mathrm{O}_{3}^{2-}(\mathrm{aq})) incolore de concentration 0,010 mol·L^-1. Le volume équivalent vaut 13,7 mL. Les couples redox sont : \mathrm{I}_{2}(\mathrm{aq}) / \mathrm{I}^{-}(\mathrm{aq}) et \mathrm{S}_{4} \mathrm{O}_{6}^{2-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{S}_{2} \mathrm{O}_{3}^{2-}(\mathrm{aq}).

1. L'équation bilan est :

a. \mathrm{I}_{2}(\mathrm{aq})+\mathrm{S}_{4} \mathrm{O}_{6}^{2-}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{S}_{2} \mathrm{O}_{3}^{2-}(\mathrm{aq})+\mathrm{I}^{-}(\mathrm{aq}).

b. \mathrm{I}_{2}(\mathrm{aq})+2\, \mathrm{S}_{2} \mathrm{O}_{3}^{2-}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{S}_{4} \mathrm{O}_{6}^{2-}(\mathrm{aq})+2\, \mathrm{I}^{-}(\mathrm{aq}).

c. 2\, \mathrm{I}_{2}(\mathrm{aq})+2 \,\mathrm{S}_{2} \mathrm{O}_{3}^{2-}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{S}_{4} \mathrm{O}_{6}^{2-}(\mathrm{aq})+2\, \mathrm{I}^{-}(\mathrm{aq}).

2. La concentration en diiode vaut :

a. c=6\text{,}9 \times 10^{-1} mol·L^-1.

b. c=6\text{,}9 \times 10^{-3} mol·L^-1.

c. c=1\text{,}4 \times 10^{-2} mol·L^-1.

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24
Volume équivalent

✔ VAL : Identifier et évaluer les sources d'erreur

Camille réalise une activité expérimentale et doit effectuer le titrage colorimétrique de l'acide ascorbique par une solution d'hydroxyde de sodium. Cependant, elle s'étonne de ne pas obtenir les mêmes résultats que les autres binômes.

Pour quelles raisons tous les binômes ne trouvent-ils pas la même valeur de volume équivalent ?

Groupe	1	2	3	4	5	6	7
\mathrm{V}_{\mathrm{eq}}(mL)	14,2	14,9	13,8	14,4	14,0	13,5	14,3

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25

Comprendre les attendus
Le diiode

✔ MATH : Calcul littéral/Écriture du résultat d'un calcul

Chloé et Alexis souhaitent déterminer la concentration en thiosulfate de sodium (2\, \mathrm{Na}^{+} \, ; \, \mathrm{S}_{2} \mathrm{O}_{3}^{2-}(\mathrm{aq})) d'une solution. Pour cela ils réalisent le titrage colorimétrique par une solution de diiode \text{I}_{2} de concentration 50 \times 10^{-3} mol·L^-1. Alexis prélève 10,0 mL de thiosulfate de sodium et Chloé ajoute quelques gouttes d'empois d'amidon à la solution avant d'effectuer le titrage.

1. Quel est le rôle de l'empois d'amidon ?

2. Préciser le réactif titrant ainsi que le réactif titré.

3. Établir l'équation de la réaction.

4. Déterminer la concentration en ions thiosulfate.

Données

\mathrm{I}_{2}(\mathrm{aq}) / \mathrm{I}^{-}(\mathrm{aq}) ;
\mathrm{S}_{4} \mathrm{O}_{6}^{2-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{S}_{2} \mathrm{O}_{3}^{2-}(\mathrm{aq}) ;
V_{\mathrm{E}}=8\text{,}0 mL.

Détails du barème
TOTAL /7,5 pts

0,5 pt

1. Savoir repérer l'équivalence.

1 pt

2. Connaître la définition d'un réactif titrant.

1 pt

2. Connaître la définition d'un réactif titré.

1 pt

3. Mettre en place des demi-équations.

1,5 pt

3. Établir l'équation bilan de la réaction avec les bons coefficients stœchiométriques.

1 pt

4. Exploiter l'équivalence.

1,5 pt

4. Calculer et conclure.

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26
Le dioxyde de soufre

✔ RAI/MOD : Modéliser une transformation chimique

Les laboratoires d'analyse effectuent régulièrement des tests sur l'eau afin de connaître leur concentration en dioxyde de soufre. Pour cela ils utilisent le diiode comme réactif titrant.

1. Réaliser le schéma du titrage.

Cliquez pour accéder à une zone de dessin

Cette fonctionnalité est accessible dans la version Premium.

2. Établir l'équation de la réaction support de titrage.

3. Donner la verrerie nécessaire à l'établissement de la solution titrante qui doit être diluée au 10^e.

4. Faire des recherches quant à la dangerosité du dioxyde de soufre.

Rappel

Pour obtenir une équation de réaction d'oxydoréduction il faut établir les demi-équations redox de chaque couple. Attention au transfert d'électrons dans l'équation bilan.

Données

Couples redox : \mathrm{I}_{2}(\mathrm{aq}) / \mathrm{I}^{-}(\mathrm{aq}) ; \mathrm{SO}_{4}^{2-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{SO}_{2}(\mathrm{aq}) ;
Volume équivalent : V_{\text{E}}=12 mL.

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27
Titrage du timoférol

✔ COM : Compte rendu écrit avec un vocabulaire scientifique

Élisa réalise le dosage des ions fer (II) \mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq}) contenus dans le timoférol. Son professeur lui demande de rédiger le compte rendu d'expérience pour la prochaine séance.

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Aider Élisa a rédiger son compte rendu.

Infos

Une femme enceinte peut se voir prescrire du timoférol, complément riche en fer. Il est indiqué sur la boîte du médicament :
TIMOFEROL 50 mg, gélule, boîte de 30.

Rappel

Pour calculer une concentration massique \gamma on utilise la relation :
\gamma=\dfrac{n}{V} \cdot M.

Données

Couples Ox/Red :
\mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{Mn}^{2+}(\mathrm{aq}) ;
\mathrm{Fe}^{3+}(\mathrm{aq}) / \mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq}) ;
Masse molaire du fer (II) : M(\mathrm{Fe})=55\text{,}8 g·mol^-1.

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28
L'acide oxalique

✔ RAI/ANA : Élaborer un protocole

L'acide oxalique est le réducteur du couple \mathrm{CO}_{2} / \mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{4}. L'ion permanganate est l'oxydant permettant le titrage de l'acide oxalique.

1. Donner le protocole expérimental permettant de réaliser ce titrage.

2. Donner la relation à l'équivalence.

3. Calculer la concentration de l'acide oxalique.

Infos

L'acide oxalique est une espèce chimique utilisée en apiculture pour traiter les ruches contre le varroa acarien, parasite de l'abeille.

Données

Le dosage s'effectue avec un volume de solution d'acide oxalique \mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{4}(\mathrm{aq}) de 25\text{,}0 mL.
La solution titrante de permanganate de potassium (\mathrm{K}^{+}(\mathrm{aq}) \, ; \, \mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq})) a une concentration de 0\text{,}10 mol·L^-1.
L'équivalence est atteinte pour un volume de 10\text{,}3 mL.
L'équation support de titrage est la suivante :
2\, \mathrm{MnO}_{4}^{-}+5\, \mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4} \mathrm{H}_{2}+6\, \mathrm{H}^{+} \rightarrow 2\, \mathrm{Mn}^{2+}+10\, \mathrm{CO}_{2}+8\, \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}.

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29
Copie d'élève à commenter

Mathis a rendu son compte rendu d'expérience mais il n'est pas satisfait de son résultat.

Corriger ses erreurs en expliquant la bonne réponse.

On a réalisé le titrage de 20 mL d'acide éthanoïque de concentration inconnue. On doit retrouver la concentration de cette solution. Pour cela on la titre avec de la soude à la concentration en quantité de matière de 1,0 mol·L^-1. On a observé un volume équivalent de 10,2 mL.

Exploitation des résultats :
\mathrm{CH}_{3} \mathrm{COOH}\: \color{red}Ø \color{black}+\mathrm{HO}^{-} \: \color{red}Ø \color{black}\:\xcancel{\rightleftharpoons}\:\mathrm{CH}_{3} \mathrm{COO}^{-}\:\color{red}Ø \color{black}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \:\color{red}Ø \color{black}

On a : n_{\text {acide}}=n_{\text {soude}}.
Donc la concentration de l'acide éthanoïque est égale à \xcancel{c=0,02}.

Schéma d'expérience :

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Pour s'entraîner

21Vérifier la stœchiométrie

22Changement de couleur

23QCM pas si facile

24Volume équivalent

25 Comprendre les attendusLe diiode

Détails du barème TOTAL /7,5 pts

26Le dioxyde de soufre

27Titrage du timoférol

28 L'acide oxalique

29Copie d'élève à commenter

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