SUJET BAC


1
Détartrage d’une cafetière (un pas vers la terminale)




Questions

L’équation de la réaction de titrage est : NH2SO3H(aq)+HO(aq)\mathrm{NH}_{2} \mathrm{SO}_{3} \mathrm{H}(\mathrm{aq})+\mathrm{HO}^{-}(\mathrm{aq}) \rightarrow NH2SO3(aq)+H2O(l)\mathrm{NH}_{2} \mathrm{SO}_{3}^{-}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{l}).

1. Faire le schéma du dispositif employé.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


2. Déterminer le volume équivalent VEV_{\text{E}}.


3. Calculer la concentration ca c_{\text{a}} en acide sulfamique de la solution S.


4. Déterminer le pourcentage en masse d’acide sulfamique dans le détartrant commercial.


Un sachet de 7,5 g d’acide sulfamique est dilué dans 500,0 mL d’eau et utilisé pour détartrer une cafetière. Le tartre est constitué de carbonate de calcium CaCO3(s)\mathrm{CaCO}_{3}(\mathrm{s}). Après utilisation, la solution est analysée et son pH indique que tout l’acide a réagi avec le tartre.

5. Écrire l’équation bilan de la réaction se produisant entre la solution S et le dépôt de tartre sachant qu’il y a dégagement de CO2(g)\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g}) durant le détartrage production d’eau H2O\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} et formation d’ions Ca2+(aq)\mathrm{Ca}^{2+}(\mathrm{aq}) et NH2SO3(aq).\mathrm{NH}_{2} \mathrm{SO}_{3}^{-}(\mathrm{aq}).


6. Déterminer la masse de carbonate de calcium CaCO3(s)\mathrm{CaCO}_{3}(\mathrm{s}) éliminée.


7. Déterminer le volume de dioxyde de carbone CO2(g)\mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g}) libéré lors du détartrage.



Doc. 2
Valeurs de conductivité

Lors d’un titrage, la conductivité de la solution titrée évolue en fonction des espèces présentes et du volume vbv_{b} d’hydroxyde de sodium versé. L’équivalence est mise en évidence par un changement de pente de la courbe de la conductivité en fonction de VbV_{b}.

Valeurs de conductivité

Données

  • Masse molaire : M(NH2SO3H)=M(\mathrm{NH}_{2} \mathrm{SO}_{3} \mathrm{H})= 97,1 g·mol-1 ;
    M(CaCO3)=M(\mathrm{CaCO}_{3})= 100,1 g·mol-1 ;
  • Volume molaire d’un gaz à 20 °C sous Patm\bf{P_{atm}} : Vm=V_{\mathrm{m}}= 24,1 L·mol-1.

Doc. 1
Protocole de titrage conductimétrique

1) Solution S de détartrant : 1,0 g de détartrant est dissous dans de l’eau distillée dans une fiole jaugée de 200,0 mL.

2) Solution titrante Sb d’hydroxyde de sodium (Na+(aq);HO(aq))\bf{(\mathrm{Na}^{+}(\mathrm{aq}) ; \mathrm{HO}^{-}(\mathrm{aq}))} : 5,0 mL d’une solution mère d’hydroxyde de sodium S0 de concentration c0=c_{0} = 2,0 mol·L-1 dilués dans une fiole jaugée de 100,0 mL.

3) La burette est remplie de solution d’hydroxyde de sodium Sb. Un échantillon de 20,0 mL de solution de détartrant S est placé dans un erlenmeyer et dilué avec 150 mL d’eau distillée. Sous agitation, la cellule d’un conductimètre (étalonnée au préalable) est immergée dans la solution. La solution Sb est coulée millilitre par millilitre et la valeur de conductivité σ\sigma du mélange est relevée en fonction du volume de base coulé VbV_{\text{b}}.

Un détartrant pour cafetière est vendu dans le commerce sous forme de poudre blanche en sachets de 7,5 g. Pour qu’un détartrage soit efficace, une solution détartrante doit contenir 15,0 g∙L-1 d’acide sulfamique mais les sachets vendus n’indiquent pas la composition. On doit donc déterminer la teneur du détartrant en acide sulfamique qui est un acide fort et a pour formule NH2SO3H(S)\mathrm{NH}_{2} \mathrm{SO}_{3} \mathrm{H}(\mathrm{S}). Pour déterminer le pourcentage massique d’acide sulfamique dans la poudre, on réalise un titrage conductimétrique d’une solution de ce détartrant par une solution titrante d’hydroxyde de sodium (Na+(aq);OH(aq))(\mathrm{Na}^{+}(\mathrm{aq})\: ;\: \mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq})).

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