I- Introduction

-  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.

II- Données expérimentales

-  Une solution d’acide chlorhydrique ( H₃O⁺ _aq + Cl^– _aq) de volume initial V_a = 10 mL est titrée

-  par une solution basique d’hydroxyde de sodium (HO^– _aq + Na⁺ _aq) de concentration C_b= 4,0 x 10^–2 mol/L et de volume versé V_b

 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

III- Exploitation des résultats.

-  L’exploitation des résultats se fait avec Excel.

1)- Bilan chimique.

- 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 C_a et V_a.

- 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 V_b 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)

2)- Exploitation graphique

- Ouvrir Excel

- Copier le tableau de mesures précédent tel qu’il est imprimé.

- Représenter :  G_exp = f (V_b)

- Noter la valeur en mL du volume équivalent noté V_{b, eq}.

- Reportez la valeur V_b, eq dans le tableau Excel

- En utilisant la formule de l’équivalence C_a . V_a. = C_b  . V _{b, eq}, en déduire la valeur de C_a,

- Reportez la valeur C_a dans le tableau Excel.

3)- Tableau d’avancement

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 :

- 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 V_b = 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 : C_a,V_a,C_b,V_{b, 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 V_b

Tableau 2 : concentrations des différentes espèces en solutions en fonction de V_b

-  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

-  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 G_theo (voir tableau 2).

- 

5)- Graphique théorique en fonction de la mesure.

- Tracer le graphe G_theo = f (V_b) sur le graphe de G_exp = f (V_b)

- 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 ?

-  Tableau de valeurs :

-  Graphe correspondant :

-  Les courbes théoriques se situent au-dessous de la courbe expérimentale.

-  Le curseur permettant d’adapter les valeurs expérimentales et les valeurs théoriques agit sur la valeur de la surface des électrodes.

-  Il est lié à la cellule K6.

-  Au départ, le facteur correctif a la valeur K = 1.

-  En agissant sur le curseur, cette valeur peut varier de zéro à quatre.

-  On va ajuster la valeur de K, qui agit sur la surface des électrodes pour faire correspondre les valeurs théoriques et les valeurs expérimentales.

-  Tableau de valeurs :

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-  Graphe Correspondant :