Exercices




Pour s'entraîner

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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 :
CH3COOHØ+HOØCH3COOØ+H2OØ\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 : nacide=nsoude.n_{\text {acide}}=n_{\text {soude}}.
Donc la concentration de l’acide éthanoïque est égale à c=0,02\xcancel{c=0,02}.


Schéma d’expérience :

PC1_CH5_p97_Ex29v2
1
2

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.
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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.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


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 10e.


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


Données

  • Couples redox : I2(aq)/I(aq) \mathrm{I}_{2}(\mathrm{aq}) / \mathrm{I}^{-}(\mathrm{aq}) ; SO42(aq)/SO2(aq)\mathrm{SO}_{4}^{2-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{SO}_{2}(\mathrm{aq}) ;
  • Volume équivalent : VE=12V_{\text{E}}=12 mL.
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Vérifier la stœchiométrie

RAI/ANA : Faire le lien entre les modèles microscopiques et les grandeurs macroscopiques

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 :
4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s)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 Al\text{Al} et 1 mol de O2\text{O}_{2}.


b. 3 mol de Al\text{Al} et 4 mol de O2\text{O}_{2}.


c. 8 mol de Al\text{Al} et 6 mol de O2\text{O}_{2}.

INFO :

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

INFO :

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.
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Changement de couleur

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

On désire réaliser le titrage des ions fer (II) Fe2+\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 :
    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}) ;
  • L’ion MnO4\mathrm{MnO}_{4}^{-} est violet dans l’eau, les autres sont incolores.

Changement de couleur d'une solution
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Comprendre les attendus

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Le diiode

MATH : Calcul littéral/Écriture du résultat d’un calcul

Chloé et Alexis souhaitent déterminer la concentration en thiosulfate de sodium (2Na+;S2O32(aq))(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 I2\text{I}_{2} de concentration 50×10350 \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

  • I2(aq)/I(aq)\mathrm{I}_{2}(\mathrm{aq}) / \mathrm{I}^{-}(\mathrm{aq}) ;
  • S4O62(aq)/S2O32(aq)\mathrm{S}_{4} \mathrm{O}_{6}^{2-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{S}_{2} \mathrm{O}_{3}^{2-}(\mathrm{aq}) ;
  • VE=8,0V_{\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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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
Veq\mathrm{V}_{\mathrm{eq}}(mL)
14,2
14,9
13,8
14,4
14,0
13,5
14,3
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QCM pas si facile

RAI/ANA : Construire un raisonnement

On désire titrer 10 mL de diiode I2\text{I}_{2} de couleur brune par une solution de thiosulfate de sodium (2Na+(aq);S2O32(aq))(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 : I2(aq)/I(aq)\mathrm{I}_{2}(\mathrm{aq}) / \mathrm{I}^{-}(\mathrm{aq}) et S4O62(aq)/S2O32(aq)\mathrm{S}_{4} \mathrm{O}_{6}^{2-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{S}_{2} \mathrm{O}_{3}^{2-}(\mathrm{aq}).

1. L’équation bilan est :




2. La concentration en diiode vaut :




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L’acide oxalique

RAI/ANA : Élaborer un protocole

L’acide oxalique est le réducteur du couple CO2/C2H2O4\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.


Données

  • Le dosage s’effectue avec un volume de solution d’acide oxalique C2H2O4(aq)\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{4}(\mathrm{aq}) de 25,025\text{,}0 mL.
  • La solution titrante de permanganate de potassium (K+(aq);MnO4(aq))(\mathrm{K}^{+}(\mathrm{aq}) \, ; \, \mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq})) a une concentration de 0,100\text{,}10 mol·L-1.
  • L’équivalence est atteinte pour un volume de 10,310\text{,}3 mL.
  • L’équation support de titrage est la suivante :
    2MnO4+5C2O4H2+6H+ 2\, \mathrm{MnO}_{4}^{-}+5\, \mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4} \mathrm{H}_{2}+6\, \mathrm{H}^{+} \rightarrow 2Mn2++10CO2+8H2O.2\, \mathrm{Mn}^{2+}+10\, \mathrm{CO}_{2}+8\, \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}.
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27
Titrage du timoférol

COM : Compte rendu écrit avec un vocabulaire scientifique

Élisa réalise le dosage des ions fer (II) Fe2+(aq)\mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq}) contenus dans le timoférol. Son professeur lui demande de rédiger le compte rendu d’expérience pour la prochaine séance.

Titrage du timoférol

Aider Élisa a rédiger son compte rendu.


Données

  • Couples Ox/Red :
    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}) ;
  • Masse molaire du fer (II) : M(Fe)=55,8M(\mathrm{Fe})=55\text{,}8 g·mol-1.


HISTOIRE DES SCIENCES

Dans la seconde moitié du XIXe 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.

RAPPEL :

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