OBJECTIFS

Relier qualitativement l’évolution des quantités de matière de réactifs et de produits à

l’état final au volume de solution titrante ajoutée.

Relier l’équivalence au changement de réactif limitant et à l’introduction des réactifs en

proportions stœchiométriques.

Établir la relation entre les quantités de matière de réactifs introduites pour atteindre

l’équivalence.

Expliquer ou prévoir le changement de couleur observé à l’équivalence d’un titrage

mettant en jeu une espèce colorée.

Réaliser un titrage direct avec repérage colorimétrique de l’équivalence pour

déterminer la quantité de matière d’une espèce dans un échantillon

: Acquis : En cours d’acquisition : non acquis

RESSOURCES (Les ressources sont accessibles sur Pronote et le site www.phymie.jimdo.com)

Vidéo : Dosage par titrage

TP7 : Titrage colorimétrique des ions fer II dans un comprimé

TP8 défi : Titrage colorimétrique d’une eau minérale

TRAVAIL A FAIRE

Consulter les ressources

Compléter la trace écrite (Cours chapitre 3)

S’exercer sur les exercices d'automatisation et d'analyse (pour les plus avancés : parcours

autonome)

Faire un résumé du chapitre sous forme de carte mentale

Réaliser le projet demandé

Apprendre le cours régulièrement

Faire des exercices avant le DS

THEME CONSTITUTION DE LA MATIERE CHAPITRE 3

Cours

DETERMINER LA COMPOSITION D’UN SYSTEME A L’AIDE D’UNE REACTION

CHIMIQUE : TITRAGES

EXCERCER SES COMPETENCES (livre)

Correction des exercices sur Pronote

Parcours commun Parcours autonome

1-Exercices

d'automatisation

Ex1

Ex2

Ex3

Ex4

Ex5

Ex6

Ex7

Ex8

Ex9

Ex10

Ex11

2-Exercices d'analyse

Ex12

Ex13

Ex14

Ex15

Ex16

Ex17

Ex18

3- Exercices

d’approfondissement ou de

révision

Ex19

Ex20

Ex21

Ex22

Ex23

CHRONOLOGIE

1

I. PRINCIPE D’UN TITRAGE

1. Dosage par titrage

Un dosage permet de déterminer la quantité de matière ou la concentration d’une espèce chimique dissoute dans une

solution

2. Réaction support d’un titrage

3. Dispositif de titrage

II. L’EQUIVALENCE

1. Que se passe-t-il à l’équivalence ?

Au cours du titrage, le réactif titrant est versé jusqu’à ce que le réactif titré ait totalement réagi : c’est l’équivalence

THEME CONSTITUTION DE LA MATIERE CHAPITRE 3

Cours

DETERMINER LA COMPOSITION D’UN SYSTEME A L’AIDE D’UNE REACTION

CHIMIQUE : TITRAGES

Lors d’un titrage, le réactif titré A dont on cherche à déterminer la concentration CA réagit avec le

réactif titrant B de concentration CB connue. L’équation de la réaction support du titrage s’écrit :

Un dosage par titrage, ou ………………………, est une technique de dosage mettant en jeu une ……………………………..

L’espèce …………………... réagit avec un réactif ………………………….. Cette méthode est ……………………………….

La réaction support du titrage doit être :

A l’équivalence, les quantités de matière des réactifs titrant et titré sont introduites dans les …………………….

………………………………………………………………. Les deux réactifs sont alors totalement …………………………………………….

2

Avant l’équivalence, le réactif titrant est totalement consommé ; il est le réactif limitant. Après l’équivalence, le réactif

titré est totalement consommé ; il devient le réactif limitant.

2. Comment repérer l’équivalence ?

Afin de déterminer le point d’équivalence avec le plus de rigueur possible on peut utiliser plusieurs techniques

différentes :

- Le titrage …………………………………….. permet de déterminer l’équivalence par un changement de

couleur du milieu réactionnel

- Le titrage ……………………………. permet de repérer le volume équivalent en identifiant un saut (variation

brutale) de pH pour la solution titrée.

- Le titrage …………………………… permet de repérer le volume équivalent en mesurant les variations de la

conductivité de la solution titrée

3. Cas des titrages colorimétriques - Limites

• Le suivi à l’œil nu est source d’une grande ……………………………….. dans la lecture du volume équivalent

• Un titrage colorimétrique nécessite la présence d’espèces colorées pour identifier l’équivalence, il n’est donc pas

adapté à …….. les espèces chimiques

III. DETERMINATION DE LA CONCENTRATION DU REACTIF TITRE

Au cours du titrage, la solution présente dans la burette est ajoutée au fur et à mesure dans le bécher ou

l’erlenmeyer jusqu’à l’équivalence. Expérimentalement on observe un volume pour lequel les quantités de

matière des réactifs sont introduites dans le proportions stœchiométriques

Soit la réaction support du titrage : 𝑎 𝐴 + 𝑏 𝐵 → 𝑐 𝐶 + 𝑑 𝐷

A l’équivalence du titrage, il y …………………………………………… de réactif limitant.

Lors d’un titrage colorimétrique, un changement de couleur du mélange réactionnel permet de repérer

l’équivalence :

- Soit parce que la réaction chimique fait intervenir une espèce colorée

- Soit par ajout d’un …………………………………………………………………… bien choisi

Le ……………………………………………………………… correspond au volume de la solution titrante ajoutée dans le bécher

pour atteindre l’équivalence.

Relations à l’équivalence :

Concentration du réactif titré :

Un médecin conseil à un patient anémié d’absorber 140mg de fer par jour. Pour ça, il lui prescrit un médicament : le

Tardyféron ® qui contient des ions fer II.

OBJECTIF DU TP :

➢ Déterminer le nombre de comprimés de Tardyféron ® que le patient doit prendre par jour.

DOCUMENTS :

Schéma du dispositif

Doc.2

CONSTITUTION DE LA MATIERE CHAPITRE 3

TP7: TITRAGE COLORIMETRIQUE DES IONS FER II DANS UN COMPRIME

Protocole :

Dissoudre un comprimé de Tardyféron ® dans 100mL d’eau. On obtient une solution Stitrée de

concentration C1 en ions fer II à déterminer. (déjà fait pour vous)

Introduire dans un erlenmeyer un volume V1 = 20,0 mL de solution titrée Stitrée.

Remplir la burette graduée avec une solution titrante acidifiée de permanganate de potassium Stitrante de

concentration 𝐶2 = 4,0 × 10−3 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 en ions permanganate MnO4-(aq)

Ajuster le zéro de la burette

En agitant, verser la solution titrante et repérer à peu près l’équivalence. Noter le volume équivalent ainsi

trouvé

Recommencer le titrage et repérer cette fois à la goutte près, le changement de coloration dans

l’erlenmeyer. L’équivalence du titrage est alors atteinte pour un volume versé V2E précis de solution

titrante.

Doc.1

Masse molaire :

𝑀(𝐹𝑒) = 55,8 𝑔. 𝑚𝑜𝑙−1

Doc.3

TRAVAIL A FAIRE :

1. A l’aide des couples oxydant/réducteur donner l’équation de la réaction de support du titrage

2. Réaliser le protocole du titrage

3. Comment repère-t-on l’équivalence ?

4. Repérer le volume V2E mesuré précisément (à la goutte près) et le noter sur votre copie

5. Ecrire votre résultat au tableau

A l’équivalence les réactifs ont été introduits en proportions stœchiométriques.

6. Donner la relation entre la quantité initiale n1 initial(Fe2+) d’ions fer II dans le volume V1 et la quantité n2E(MnO4-)

d’ions permanganate versée à l’équivalence

7. En déduire la concentration en ions fer II C1 dans la solution Stitrée

8. Déterminer alors la masse d’ions fer II contenu dans un comprimé

9. Répondre à la question du TP

10. Calcul de l’incertitude de type A du volume équivalent (voir fiche méthode) :

A l’aide des résultats du volume équivalent V2E des différents groupes, donner :

- La moyenne

- L’écart type σn-1 (ou Sx sur la calculatrice texas instrument)

- L’incertitude

- Le résultat

Informations sur la réaction de support du titrage :

• Couples oxydant / réducteur :

𝑀𝑛𝑂4−(𝑎𝑞)/𝑀𝑛2+(𝑎𝑞)

𝐹𝑒3+(𝑎𝑞)/𝐹𝑒2+(𝑎𝑞)

• Les ions permanganate 𝑀𝑛𝑂4−(𝑎𝑞) donnent une couleur violette à la solution qui les contient

• L’équivalence d’un titrage correspond au mélange stœchiométrique du réactif titré et du réactif titrant

Doc.4

Dans tous les exercices, on donnera la formule littérale puis on fera l’application numérique

Dans tous les exercices, on donnera le nombre correct de chiffres significatifs

EXERCICES D’AUTOMATISATION

Ex 1 – Cinq minutes chrono !!

Ex 2 – Schématiser un dispositif de titrage

Les oligoéléments comme l’ion fer (II) Fe2+, sont des ions nécessaires à la vie d’un organisme mais en quantité très

faible. Pour déterminer la concentration en ions fer (II) Fe2+ d’un médicament, on le dose par une solution acidifiée de potassium K+(aq) + MnO4

-(aq)

Schématiser et légender le dispositif à utiliser pour réaliser ce titrage

Ex 3 – Exploiter un dispositif de titrage

On considère le schéma du dispositif de titrage ci-contre :

1. Nommer la verrerie utilisée pour ce titrage

2. Que représente le volume noté VE ?

CONSTITUTION DE LA MATIERE CHAPITRE 3

EXERCICES

Ex 4 – Prévoir un changement de couleur

On dose une solution aqueuse incolore de dioxyde de soufre SO2(aq) par une solution aqueuse de diiode I2(aq).

L’équation de la réaction de support du titrage s’écrit :

𝐼2(𝑎𝑞) + 𝑆𝑂2(𝑎𝑞) + 2𝐻2𝑂(𝑙) → 2𝐼−(𝑎𝑞) + 𝑆𝑂42−(𝑎𝑞) + 4𝐻+(𝑎𝑞)

Une solution aqueuse de diiode est jaune orangée.

1. Identifier les réactifs titré et titrant

2. Identifier le réactif limitant a. A l’équivalence

b. Après l’équivalence

3. Prévoir le changement de couleur de la solution dans le bécher à l’équivalence du titrage

Ex 5 – Exploiter un changement de couleur

Une espèce chimique incolore est titré par les ions permanganate

𝑀𝑛𝑂4−(𝑎𝑞). Les ions permanganate donnent une couleur violette à la

solution qui les contient. Les deux photographies ci-dessous ont été prises

lors du titrage

1. Pourquoi s’agit-il d’un titrage colorimétrique ?

2. A quelle photo correspond la solution dans le bécher :

a) Avant l’équivalence ?

b) Après l’équivalence ?

Ex 6 – Remettre dans l’ordre un protocole

Le titrage d’une solution de peroxyde d’hydrogène 𝐻2𝑂2(𝑎𝑞) par une

solution de permanganate de potassium (𝐾+(𝑎𝑞), 𝑀𝑛𝑂4−(𝑎𝑞)) doit

être réalisé. Cependant, les étapes du protocole de titrage donné ci-

contre ont été mélangées.

Remettre ces cinq étapes dans l’ordre chronologique

Ex 7 – Choisir une espèce titrante

Le dioxyde de soufre 𝑆𝑂2(𝑔) fait partie des polluants atmosphériques. Il se dissout facilement dans l’eau. Pour le titrer,

on dispose de trois espèces chimiques : ion iodure 𝐼−(𝑎𝑞), ion permanganate 𝑀𝑛𝑂4−(𝑎𝑞) et peroxyde d’hydrogène

𝐻2𝑂2(𝑎𝑞).

Choisir l’espèce titrante qui permettra de réaliser un titrage avec colorimétrique du dioxyde de soufre.

Ex 8 – Exploiter une relation à l’équivalence

L’acide citrique noté 𝐴𝐻3(𝑎𝑞) est dosé par les ions hydroxyde 𝐻𝑂−(𝑎𝑞) d’une solution d’hydroxyde de sodium. L’équation de la réaction support du titrage s’écrit :

𝐴𝐻3(𝑎𝑞) + 3𝐻𝑂−(𝑎𝑞) → 𝐴3−(𝑎𝑞) + 3𝐻2𝑂(𝑙)

1. Parmi les relations suivantes, identifier celle qui correspond à l’équivalence du titrage étudié :

a. 𝑛0(𝐴𝐻3)

3=

𝑛𝐸(𝐻𝑂−)

1

b. 𝑛0(𝐴𝐻3)

1=

𝑛𝐸(𝐻𝑂−)

3

Le volume de la solution titrée est 𝑉1 = 10,0 𝑚𝐿.

Le volume de la solution titrante, de concentration 𝐶2 = 2,5 × 10−3𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1, versé à l’équivalence est 𝑉𝐸 = 13,8 𝑚𝐿. 2. Calculer la concentration du réactif titré

Couleur violette Incolore

Ex 9 – Etablir et exploiter une relation à l’équivalence

On dose un volume 𝑉1 = 10,0 𝑚𝐿, d’une solution de vitamine C, ou acide ascorbique 𝐶6𝐻8𝑂6(𝑎𝑞), contenue dans

une ampoule par une solution de diiode 𝐼2(𝑎𝑞) de concentration 𝐶2 = 2,0 × 10−3𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1. Le volume de diiode versé

à l’équivalence est 𝑉𝐸 = 15,1 𝑚𝐿

L’équation de la réaction support du titrage s’écrit :

𝐼2(𝑎𝑞) + 𝐶6𝐻8𝑂6(𝑎𝑞) → 2𝐼−(𝑎𝑞) + 𝐶6𝐻6𝑂6(𝑎𝑞 + 2𝐻+(𝑎𝑞)

1. Etablir la relation entre les quantités 𝑛1(𝐶6𝐻8𝑂6) et 𝑛𝐸(𝐼2) à l’équivalence de ce titrage

2. Exprimer puis calculer la quantité 𝑛1(𝐶6𝐻8𝑂6) de vitamine C contenue dans l’ampoule

3. En déduire la concentration 𝐶1 en vitamine C de la solution dans l’ampoule

Ex 10 – Titrage d’un lait

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.

Donner l’indicateur coloré à choisir

Ex 11 – Côté mathématiques

Isoler la grandeur entourée dans chacune des expressions suivantes :

EXERCICES D’ANALYSE

Ex 12 – Dosage du dioxyde de soufre dans le vin

La concentration en masse de dioxyde de soufre dans un vin blanc ne doit pas excéder 210mg.L-1. Pour vérifier la

conformité de la concentration en dioxyde soufre d’un vin blanc, on utilise une solution titrante de concentration 𝐶1 =7,80 × 10−3𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 en diiode. Dans un erlenmeyer, on verse un volume 𝑉2 = 25,0 𝑚𝐿 de vin blanc. On ajoute 2mL d’acide sulfurique pour acidifier le milieu. Lors du titrage d’un vin blanc, l’équivalence est obtenue après avoir veré

un volume 𝑉𝐸 = 6,1 𝑚𝐿 de solution titrante. La réaction support du titrage s’écrit :

𝐼2(𝑎𝑞) + 𝑆𝑂2(𝑎𝑞) + 2𝐻2𝑂(𝑙) → 2𝐼−(𝑎𝑞) + 𝑆𝑂42−(𝑎𝑞) + 4𝐻+(𝑎𝑞)

Ce vin est-il conforme à la législation ? Justifier

Donnée : 𝑀(𝑆𝑂2) = 64,1 𝑔. 𝑚𝑜𝑙−1

Ex 13 – Dosage iodométrique des ions sulfates

Le manioc est un arbuste répandu dans les régions tropicales ou subtropicales. Les populations locales en

consomment les racines et aussi parfois les feuilles. Le manioc contient des hétérosides cyanogènes qui peuvent se

transformer en acide cyanhydrique, espèce très toxique. Un kit d’antidote, permettant de traiter rapidement les

intoxications accidentelles, contient une solution aqueuse S dont la concentration en ions thiosulfates 𝑆2𝑂32−(𝑎𝑞) est

égale à 177g.L-1. On souhaite contrôler cette information. Pour cela, on dilue dix fois la solution S : on obtient une

solution S1 de concentration 𝐶1 en ions thiosulfate. On dose un volume 𝑉1 = 20,0 𝑚𝐿 de la solution S1 par une solution

S2 de concentration 𝐶2 = 0,100 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 en diiode 𝐼2(𝑎𝑞). Le volume de diiode 𝑉𝐸 versé à l’équivalence est égal à

15,6mL. La réaction support du titrage s’écrit :

𝐼2(𝑎𝑞) + 2𝑆2𝑂32−(𝑎𝑞) → 2𝐼−(𝑎𝑞) + 𝑆4𝑂6

2−(𝑎𝑞)

1. A partir des résultats du titrage, déterminer la concentration 𝐶1 en ions thiosulfate de la solution S1

2. En déduire la concentration en masse t1 des ions thiosulfate dans la solution S. Comparer le résultat obtenu à la valeur indiquée en faisant un calcul d’écart relatif. Conclure.

Ex 14 – Titrage colorimétrique d’une eau oxygénée

On souhaite déterminer la concentration 𝐶0 en quantité de matière de peroxyde d’hydrogène dans une solution

commerciale S0 d’eau oxygénée à « 10 volumes » incolore. La réaction support du titrage est la réaction entre les ions

permanganate 𝑀𝑛𝑂4−(𝑎𝑞) et le peroxyde d’hydrogène 𝐻2𝑂2(𝑎𝑞). On dilue 10 fois la solution S0 ; on obtient une

solution S1. On dose un volume 𝑉1 = 10,0 𝑚𝐿 de la solution S1 par une solution S2 de concentration 𝐶2 =0,020 𝑚𝑜𝑙. 𝐿−1 en ions permanganate. Le volume versé à l’équivalence est 𝑉𝐸 = 17,6 𝑚𝐿

1. Ecrire et ajuster l’équation de la réaction support du titrage

2a. Schématiser et légender le dispositif de titrage 2b. Expliquer comment est repérée visuellement l’équivalence du titrage

3. Ecrire la relation à l’équivalence du titrage et en déduire l’expression de la concentration 𝐶1 en peroxyde

d’hydrogène de la solution S1

4. Calculer les valeurs des concentrations 𝐶1 puis 𝐶0

5. En déduire la quantité 𝑛0(𝐻2𝑂2) de peroxyde d’hydrogène présente dans un litre de solution commerciale S0

L’eau oxygénée étudiée est dite à « 10 volumes ». Cela signifie qu’un litre de cette solution peut libérer 10L de

dioxygène selon la réaction d’équation :

2𝐻2𝑂2(𝑎𝑞) → 2𝐻2𝑂(𝑙) + 𝑂2(𝑔)

6. Calculer la quantité maximale 𝑛𝑚𝑎𝑥(𝑂2) de dioxygène libéré par un litre de solution S0

7. Dans les conditions de l’expérience, le volume molaire vaut 𝑉𝑚 = 22,4 𝐿. 𝑚𝑜𝑙−1. En déduire le volume

maximal de dioxygène 𝑉𝑚𝑎𝑥(𝑂2) libéré par un litre de solution S0.

8. Comparer ce résultat à la valeur indiquée par le fabricant en faisant un calcul d’écart relatif

Ex 15 – Mesure et incertitude de mesure

Ex 16 – L’acide oxalique

Ex 17 – Dosage de l’eau de Javel

Ex 18 – Détartrage d’une cafetière

EXERCICES D’APPROFONDISSEMENT

Ex 19 – Titrage indirect de la vitamine C

Ex 20 – Titrage du paracétamol

Ex 21 – Titrage colorimétrique de la Bétadine

Ex 22 – Traitement des végétaux au sulfate de fer (II)

Les maladies cryptogamiques (rouille, cloque, mildiou, etc.) représentent 90 % des maladies affectant

les végétaux du jardin. Pour les enrayer, il est possible d’appliquer une solution de sulfate de fer (II)

(Fe2+(aq);SO42−(aq)) sur les végétaux, mais ceci doit être fait avec modération car le sulfate de fer (II)

acidifie le sol et peut être nuisible aux vers de terre. Le sulfate de fer (II) existe sous diverses formes :

anhydre FeSO4(s) ou hydraté (FeSO4,nH2O(s)) où n, nombre de molécules d’eau, varie de 1 à 7.

Ex 23 – Doser le cuivre dans les alliages