TP Chimie. N° 08 a |
Titrage conductimétrique (Excel). Enoncé. |
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Fichier Excel : Sélectionner le tableau de valeurs ci-dessous, puis le copier dans une feuille Word Sélectionner les 2 colonnes des valeurs (Vb et , Gexp) puis les copier dans les colonnes respectives
de la feuille Excel.
Fichier 02 (Fichier exploité) |
III - Exploitation des résultats. |
- Le but de ce T.P est d’analyser les résultats du T.P précèdent lors d’un dosage par conductimétrie.
- Les résultats expérimentaux peuvent être corrélés à partir du modèle théorique simple présenté en cours, valide uniquement pour de faibles concentrations molaires en solution aqueuse.
- Une solution d’acide chlorhydrique ( H3O+ aq + Cl– aq) de volume initial Va = 10 mL est titrée
- par une solution basique d’hydroxyde de sodium (HO– aq + Na+ aq) de concentration Cb= 4,0 x 10–2 mol/L et de volume versé Vb
Les résultats expérimentaux de la conductance à 25 ° sont présentés ci-dessous
Tableau
1 :
Tableau de mesure lors du dosage d’un acide par une base, l’observable étant
la conductance
Date |
|
Binôme |
|
|
|
Hydroxyde de sodium |
|
Cellule conductimétrique |
|
||
Cb |
4,00E–02 |
mol / L |
S |
2,0 |
cm2 |
Vb |
Voir Colonne Vb (mL) |
mL |
l |
1,0 |
cm |
Acide
chlorhydrique à titrer |
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|
|
|
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Ca |
Inconnu à déterminer |
mol / L |
|
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Va |
10,0 |
mL |
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||
Données
supplémentaires |
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||||
V0 |
75 |
mL |
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Vb (éq) |
à
déterminer |
mL |
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|
Vb (mL) |
G(mS) |
|
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|
0,0 |
6,63 |
|
|
|
|
1,0 |
6,13 |
|
|
|
|
2,0 |
5,64 |
|
|
|
|
3,0 |
5,16 |
|
|
|
|
4,0 |
4,64 |
|
|
|
|
5,0 |
4,17 |
|
|
|
|
6,0 |
3,65 |
|
|
|
|
7,0 |
3,17 |
|
|
|
|
8,0 |
2,68 |
|
|
|
|
8,5 |
2,42 |
|
|
|
|
9,0 |
2,19 |
|
|
|
|
9,5 |
1,89 |
|
|
|
|
10,0 |
2,01 |
|
|
|
|
10,5 |
2,19 |
|
|
|
|
11,0 |
2,35 |
|
|
|
|
11,5 |
2,56 |
|
|
|
|
12,0 |
2,72 |
|
|
|
|
13,0 |
3,08 |
|
|
|
|
14,0 |
3,39 |
|
|
|
|
15,0 |
3,69 |
|
|
|
|
16,0 |
4,07 |
|
|
|
|
17,0 |
4,38 |
|
|
|
|
18,0 |
4,69 |
|
|
|
|
19,0 |
5,00 |
|
|
|
|
20,0 |
5,31 |
|
|
|
|
III- Exploitation des résultats.
- L’exploitation des résultats se fait avec Excel
- Faire un bilan des espèces chimiques du milieu réactionnel avant l’ajout
- de la solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (soude) sur l’acide chlorhydrique
- (un volume V a = 10 mL d’acide mélangé à V 0 = 75 mL d’eau, afin de pouvoir immergé la cellule conductimétrique).
- Faire un bilan des espèces chimiques du milieu réactionnel après l’ajout de la solution aqueuse d’hydroxyde de sodium
- (Un bilan plus approfondi se fera à la section III)3) )
- Les ions Na+ aq et Cl– aq étant des ions spectateurs, écrire de la réaction chimique (supposée totale et rapide).
- Exprimez la quantité de matière initiale d’ions oxonium en solution aqueuse en fonction de Ca et Va.
- Montrez qu’il existe un volume dit ‘’équivalent’’ V b, eq de soude ajouté où les ions oxonium
- et les ions hydroxyde disparaissent simultanément (proportions stœchiométriques),
- puis distinguer le réactif limitant pour un volume Vb versé de soude inférieur ou supérieur au volume équivalent V b, eq.
- Retrouver la formule de l’équivalence reliant concentrations et volumes (voir TP précèdent)
- Ouvrir Excel
- Copier le tableau de mesures précédent tel qu’il est imprimé.
- Représenter : Gexp = f (Vb)
- Noter la valeur en
mL du volume équivalent noté
Vb,
eq.
- Reportez la valeur
Vb,
eq dans le tableau Excel
- En utilisant la formule de l’équivalence
Ca
.
Va.
=
Cb .
V b,
eq,
en déduire la valeur de
Ca,
- Reportez la valeur Ca dans le tableau Excel.
a)- Réactif limitant
- Quel est le réactif limitant avant l’équivalence, à l’équivalence et après l’équivalence ?
- Faire un tableau d’avancement qui résume les trois situations précédentes.
b)- Concentrations des espèces en solution
- Le
volume d’eau rajouté à la solution d’acide est de
V0 = 75 mL,
avant tout ajout de soude.
- Prouver à l’aide du tableau d’avancement que la concentration des espèces en solution s’écrit (en mol/L) comme suit :
Avant l’équivalence en mol / L
|
à l’équivalence en mol / L
|
Après l’équivalence en mol / L
|
- En utilisant les formules précédentes, construire avec Excel le tableau 2 suivant
- (seules les premières
valeurs sont données, mais il faut copier les formules jusqu'à
Vb
= 20 mL)
Remarques :
- Une formule sous Excel s’écrit « =Cellule*Cellule +…. » et les formules peuvent se copier par glissement du curseur.
- Les cellules de la formule glissent alors en même temps que la souris/curseur.
- Dans ce cas vous aurez besoin de fixer certaines cellules (ex : Ca,Va,Cb,Vb, eq,V0) pour qu’elles ne glissent pas lors du copiage avec la souris .
- Il
suffit pour cela d’écrire la cellule C11 avec deux $, par ex : ‘$C$11’,
et la cellule reste fixe.
Attention
la variable (de glissement pour la souris) reste Vb
Tableau
2 :
concentrations des différentes espèces en solutions en fonction de Vb
Vb |
Gexp |
[H3O+] |
[Cl
–] |
[Na+] |
[HO
–] |
Gtheorie |
mL |
mS |
mol/L |
mol/L |
mol/L |
mol/L |
mS |
0,0 |
6,63 |
4,47E-03 |
4,47E-03 |
0,00E+00 |
0,00E+00 |
|
1,0 |
6,13 |
3,95E-03 |
4,42E-03 |
4,65E-04 |
0,00E+00 |
|
2,0 |
5,64 |
3,45E-03 |
4,37E-03 |
9,20E-04 |
0,00E+00 |
|
3,0 |
5,16 |
2,95E-03 |
4,32E-03 |
1,36E-03 |
0,00E+00 |
|
- Etc….
4)- Conductivité et conductance.
- Ajouter
à droite données sur Excel le tableau suivant des conductivités molaires
ioniques des différents ions en solutions
Tableau 3 :
conductivités molaires des différents ions en solutions
λ (H3O+) |
3,50E-02 |
S.m2.mol – 1 |
λ (Cl
–) |
7,63E-03 |
S.m2.mol – 1 |
λ (Na+) |
5,01E-03 |
S.m2.mol – 1 |
λ (HO
–) |
1,99E-02 |
S.m2.mol – 1 |
- En utilisant la formule du cours de la conductance valide pour les concentrations faibles (C < 1,0 x 10 – 2 mol/L),
-
rajouter une colonne supplémentaire pour calculer la conductance théorique
Gtheo
(voir tableau 2).
5)- Graphique théorique en fonction de la mesure.
- Tracer le graphe Gtheo = f (Vb) sur le graphe de Gexp = f (Vb)
- Pourquoi les graphes ne
se superposent-ils pas ? Est-ce que le modèle théorique du cours est
valide ?
- Jouer sur la valeur de
la surface de l’électrode pour que les deux graphes se superposent à
l’erreur expérimentale près (ordre de quelques %)
- Comment interpréter le
fait que la valeur effective de la surface de l’électrode doit être plus
importante pour que la théorie soit corrélée à la mesure à quelques % prés ?