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 support du titrage s’écrit :

I₂ (aq) + SO₂ (aq) + 2 H₂O (ℓ) → 2 I^– (aq) + SO₄^2– (aq) + 4 H⁺ (aq)

Une solution aqueuse de diiode est jaune-orangée.

1.  Identifier les réactifs titré et titrant.

2.  Identifier le réactif limitant :

a.  Avant l’équivalence.

b.  Après l’équivalence.

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

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).

Solution de diiode :

1.  Identifier les réactifs titré et titrant.

-  Le réactif titré : Solution aqueuse incolore de dioxyde de soufre SO₂ (aq).

-  Le réactif titrant : Solution aqueuse jaune-orangée de diiode I₂ (aq).

-  Montage :

2.  Identifier le réactif limitant :

a.  Avant l’équivalence.

-  Avant l’équivalence :

-  Le réactif titrant, le diiode I₂ (aq) est totalement consommé :

-  C’est le réactif limitant

- Il reste encore du réactif titré : il est en excès.

- la solution est incolore.

b.  Après l’équivalence.

-  Après l’équivalence :

-  Le réactif titré, le dioxyde de soufre SO₂ (aq) est totalement consommé :

-  C’est le réactif limitant.

-  Maintenant, c’est le réactif titrant, le diiode I₂ (aq) qui est en excès.

- La solution est colorée en jaune clair.

3.  Prévoir le changement de couleur de la solution dans le bécher

à l’équivalence du titrage.

-  L’équivalence :

-  il y a équivalence lorsque les réactifs ont été mélangés dans les proportions stœchiométriques de la réaction.

-  C’est-à-dire lorsqu’on a réalisé un mélange stœchiométrique des réactifs titré et titrant.

-  Les deux réactifs de la réaction sont alors totalement consommés.

-  Le mélange réactionnel est incolore.

-  À l’équivalence du titrage, il y a changement de réactif limitant.

-  Après l’équivalence la solution devient jaune clair.

- l'équivalence est délicate à repérer.

-  Il y a du diiode en excès.

Établir et exploiter une relation  d’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^–3 mol . L^–1.

Le volume de diiode versé à l’équivalence est V_E = 15,1 mL.

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

I₂ (aq) + C₆H₈O₆ (aq) → 2 I^– (aq) + C₆H₆O₆ (aq) + 2 H⁺ (aq)

1.  Établir la relation entre les quantités n₁ (C₆H₈O₆) et n_E (I₂).

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

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

Établir et exploiter une relation  d’équivalence :

Réactif titré :

Solution de vitamine C ou acide ascorbique C₆H₈O₆ (aq)

V₁ = 10,0 mL

C₁ = ?

Réactif titrant :

Solution de diiode I₂ (aq)

C₂ = 2,0 × 10^–3 mol . L^–1.

Le volume de diiode versé à l’équivalence est :

V_E = 15,1 mL.

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

I₂ (aq) + C₆H₈O₆ (aq) → 2 I^– (aq) + C₆H₆O₆ (aq) + 2 H⁺ (aq)

1.  Relation entre les quantités n₁ (C₆H₈O₆) et n_E (I₂).

-  L’équivalence :

-  il y a équivalence lorsque les réactifs ont été mélangés dans les proportions stœchiométriques de la réaction.

-  C’est-à-dire lorsqu’on a réalisé un mélange stœchiométrique des réactifs titré et titrant.

-  Les deux réactifs de la réaction sont alors totalement consommés.

- Quantité de matière n₁ (C₆H₈O₆) de vitamine C contenue dans l’ampoule :

- n₁ (C₆H₈O₆) = C₁ . V₁

- Quantité de matière de diiode I₂ (aq) versé à l'équivalence :

- n_E (I₂)  =  C₂ . V_E

-  Tableau d’avancement :

-  n₁ (C₆H₈O₆) = n_E (I₂)

2.  Expression et calcul de la quantité de matière n₁ (C₆H₈O₆) de vitamine C contenue dans l’ampoule.

-  n₁ (C₆H₈O₆) = n_E (I₂) = C₂ . V_E

-  n₁ (C₆H₈O₆) = 2,0 × 10^–3 × 15,1 × 10^–3

-  n₁ (C₆H₈O₆) ≈ 3,02 × 10^–5 mol

-  n₁ (C₆H₈O₆) ≈ 3,0 × 10^–5 mol

3.  Concentration C₁ en vitamine C de la solution dans l’ampoule.

-  Une méthode pour retrouver la relation :

-  

-   

Dosage du dioxyde de soufre dans le vin :

La concentration en masse de dioxyde de soufre dans un vin blanc ne doit pas excéder 210 mg . L^–1.

Pour vérifier la conformité de la concentration en dioxyde de soufre d’un vin blanc, on utilise une solution titrante de concentration :

 C₁ = 7,80 × 10^–3 mol . L^–1 en diiode.

Dans un erlenmeyer, on verse un volume V₂ = 25,0 mL de vin blanc.

On ajoute 2 mL d’acide sulfurique pour acidifier le milieu.

Lors du titrage du vin blanc, l’équivalence est obtenue après avoir versé un volume V_E = 6,1 mL de solution titrante.

La réaction support du titrage s’écrit :

SO₂ (aq) + I₂ (aq)  + 2 H₂O (ℓ) → SO₄^2– (aq) + 2 I^– (aq) + 4 H⁺ (aq)

Ce vin est-il conforme à la législation ?

 Énoncé détaillé

1.  Identifier les réactifs titrant et titré.

2.  Établir une relation entre la quantité de matière initiale n₀ (SO₂) de dioxyde de soufre et la quantité de diiode n_E (I₂) versée à l’équivalence du titrage.

3.  Déterminer la concentration en quantité de matière de dioxyde de soufre dans ce vin blanc.

4.  Ce vin est-il conforme à la législation ? Justifier.

-  Donnée :  M (SO₂) = 64,1 g . mol^–1

Titrage colorimétrique de l’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 permanganate de potassium de concentration C₂ = 0,020 mol . L^–1 en ion permanganate.

Le volume versé à l’équivalence est V_E = 17,6 mL.

1.  Écrire et ajuster l’équation de la réaction support du dosage.

2.  Le titrage :

a.  Schématiser et légender le dispositif de titrage.

b.  Expliquer comment est repérée visuellement l’équivalence du titrage.

3.  Écrire 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.

6.  L’eau oxygénée étudiée est dite à « 10 volumes ». cela signifie qu’un litre de solution peut libérer 10 L de dioxygène selon l’équation de la réaction :

2 H₂O₂ (aq) → 2 H₂O (ℓ) + O₂ (g)

-  Calculer la quantité de matière maximale n_max (O₂) de dioxygène libéré par un litre de solution S₀.

7.  Dans les conditions de l’expérience, le volume molaire vaut

V_m = 22,4 L . mol^–1.

En déduire le volume maximal de dioxygène V_max (O₂) libéré par un litre de solution S₀.

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

-  Données :

-  Couples oxydant / réducteur :

- MnO₄^– (aq) / Mn²⁺ (aq) et O₂ (aq) / H₂O₂ (aq).

-  Les ions permanganate MnO₄^– (aq) donnent une couleur violette à la solution qui les contient.

-  Le contrôle de qualité est considéré comme satisfaisant si l’écart relatif est inférieur à 5 %.

-  Écart relatif :

Titrage indirect de la vitamine C :

-  Comparer la masse de vitamine C contenue dans un jus de fruit à celle d’un comprimé.

A.  La vitamine C.

-  La vitamine C, de formule C₆H₈O₆, est le nom donné à l’acide ascorbique.

- La vitamine C est synthétisée par de nombreux êtres vivants, mais pas par l’être humain qui doit la trouver dans son alimentation, notamment dans les fruits.

Un comprimé de « vitamine C 500 » contient 500 mg de vitamine C.

B.  Principe du dosage indirect de la vitamine C.

-  Une quantité n₁ de vitamine C réagit avec une quantité connue de diiode en excès

n_excès (I₂). Le diiode restant est titré par une solution de thiosulfate de sodium.

-  On presse deux oranges : on obtient un volume V₀ = 88,0 mL de jus de fruit.

-  Dans un erlenmeyer, on verse un volume V₁ = 10,0 mL de jus de fruit.

-  On ajoute dans l’erlenmeyer un volume V₂ = 15,0 mL d’une solution de concentration C₂ = 4,70 × 10^–3 mol . L^–1 en diiode.

-  Le diiode restant est dosé par une solution de thiosulfate de sodium de concentration C₃ = 5,00 × 10^–3 mol . L^–1 en ions thiosulfate S₂O₃^2– (aq).

-  Le volume versé à l’équivalence du titrage est V_E = 13,0 mL.

-  Données :

-  Couples Oxydant / réducteur : C₆H₆O₆ (aq) / C₆H₈O₆ (aq)

-  I₂ (aq) / I^– (aq) ; S₄O₆^2– (aq) / S₂O₃^2– (aq)

-  Masse molaire de la vitamine C : M = 176,0 g . mol^–1

-  La réaction entre la vitamine C et le diiode est totale.

Titrage indirect de la vitamine C :

-  Comparer la masse de vitamine C contenue dans un jus de fruit à celle d’un comprimé.

-  Un résumé de la situation :

1)- Première étape : réaction entre la vitamine C et le diiode en excès :

-  Une quantité n₁ de vitamine C réagit avec une quantité connue de diiode en excès n_excès (I₂) :

-  La vitamine C du jus de fruit : V₀ = 88,0 mL

-  On utilise le volume V₁ = 10,0 mL de jus de fruit.

-  La solution de diiode :

-  Concentration de la solution de diiode :

-  C₂ = 4,70 × 10^–3 mol . L^–1

-  V₂ = 15,0 mL

-  Quantité de matière de diiode en excès n_excès (I₂) :

-  n_excès (I₂) = C_2 . V₂

-  Équation de la réaction :

-  Les couples mis en jeu : C₆H₆O₆ (aq) / C₆H₈O₆ (aq) et I₂ (aq) / I^– (aq) 

-  Demi-équation électroniques :

-  Tableau d’avancement :

-  La réaction entre la vitamine C et le diiode est totale : x_f = x_max

-  Le diiode est en excès, la vitamine C est le réactif limitant :

-  En fin de réaction :

-  n₁ – x_max = 0  => x_max = n₁

-  Connaissant l’expression de l’avancement maximal, on peut en déduire, l’expression de la quantité de matière de diiode restant :

-  n_restant (I₂) = n_excès (I₂) – n₁

2)- Le dosage du diiode restant :

-  Le diiode restant est dosé par une solution de thiosulfate de sodium :

-  Réactif titré : le diiode restant

-  n_restant (I₂) = n_excès (I₂) – n₁

-  Le réactif titrant : Solution de thiosulfate de sodium 

-  Concentration en ions thiosulfate S₂O₃^2– (aq) :

-  C₃ = 5,00 × 10^–3 mol . L^–1

-  Volume versé à l’équivalence du titrage :

-  V_E = 13,0 mL.

-  Quantité de matière d’ions thiosulfate S₂O₃^2– (aq) correspondante :

-  n₃  = C₃ . V_E

-  Équation de la réaction :

-  Les couples mis en jeu : I₂ (aq) / I^– (aq) ; S₄O₆^2– (aq) / S₂O₃^2– (aq)

-  Les demi-équations électroniques :

-  I₂ (aq)  +  2 e ^–   2 I ^– (aq)

-  S₄O₆^2– (aq)  +  2 e ^–    2 S₂O₃^2– (aq)

-  Équation de la réaction :

-  Tableau d’avancement : la réaction est totale (réaction de titrage)

-  à l'équivalence; on est en présence d'un mélange stœchiométrique.

-  Un mélange initial est dit stœchiométrique si les quantités de matières initiales des réactifs sont dans les proportions des nombres stœchiométriques de l’équation de la réaction :

-  Les quantités de matières initiales des réactifs vérifient la relation suivante :

-   

3)- Exploitation des résultats :

-  n_restant (I₂) = n_excès (I₂) – n_{1  =>} n₁ = n_excès (I₂) – n_restant (I₂)

-  n₁ = C_2 . V₂ – n_restant (I₂)

-  D’autre part :

-    et n₃  = C₃ . V_E

-   

-  On tire :

-   

-   Ceci dans 10,0 mL de jus de fruit :

-  On presse deux oranges : on obtient un volume V₀ = 88,0 mL de jus de fruit.

-  Quantité de matière n de vitamine C dans le volume V₀ :

-   

-  Masse de m vitamine C correspondante :

-  m = n . M ≈ 3,24 × 10^–4 × 176,0

-  m ≈ 5,88544 × 10^–2 g

-  m ≈ 5,89 × 10^–2 g

-  m ≈ 58,9 mg

-  À comparer avec un comprimé de « vitamine C 500 » qui contient 500 mg de vitamine C.

-  Il faut boire le jus de 17 oranges environ pour obtenir la même quantité de vitamine C qu’un comprimé de « vitamine C 500 ».

-  Ce qui fait environ 0,75 L de jus d’orange.

Titrage du paracétamol :

 Pour vérifier par titrage, la masse de paracétamol contenue dans un comprimé de Doliprane®,

on réalise une hydrolyse du paracétamol en para-aminophénol puis on dose le para-aminophénol par les ions cérium (IV) Ce⁴⁺ (aq).

A.  Hydrolyse du paracétamol en para-aminophénol

-  On hydrolyse le paracétamol C₈H₉NO₂ (aq) contenu dans un comprimé de Doliprane®.

-  L’équation de la réaction, considérée comme totale, s’écrit :

C₈H₉NO₂ (aq) + H₂O (aq) → C₆H₇NO (aq) + C₂H₄O₂ (aq)

-  On obtient du para-aminophénol C₆H₇NO (aq).

-  On verse la solution obtenue dans une fiole jaugée de 100,0 mL et on complète jusqu’au trait de jauge avec de l’eau distillée.

Soit S₁ la solution obtenue, on note C₁ la concentration en quantité de matière de para-aminophénol dans S₁.

B.  Titrage du para-aminophénol.

-  On dose un volume V₁ =10 ,00 ± 0,05 mL de solution S₁ par une solution titrante S₂ de concentration

C₂ = (5,00 ± 0,01 ) × 10^–2 mol . L^–1 en ions cérium (IV) Ce⁴⁺ (aq).

-  Le volume versé à l’équivalence est V_E = 13,1 ± 0,1 mL.

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

C₆H₇NO (aq) + 2 Ce⁴⁺ (aq) + H₂O (ℓ)  → C₆H₄O₂ (aq) + 2 Ce³⁺ (aq) + NH₄ ⁺ (aq) + H ⁺ (aq)

1.  Avec quelle verrerie de précision mesure-t-on le volume V₁ de la solution S₁ ?

2.  Écrire la relation à l’équivalence du titrage et en déduire la concentration C₁ en para-aminophénol de la solution S₁.

3.  Identifier quelques sources d’erreurs lors du titrage.

4.  L’incertitude type u (C₁) sur la concentration C₁ est donnée par la relation :

-   

-  Avec u (C₂), u (V_E) et u (V₁) respectivement les incertitudes types sur C_1, V_E et V₁.

-  Calculer u (C₁) et exprimer la concentration C₁ sous forme : C₁ ± u (C₁)

5.  En déduire la quantité de matière n₁ de para-aminophénol dans la solution S₁.

6.  Justifier que la quantité de paracétamol dans un comprimé est égale à la quantité n₁.

7.  En utilisant les résultats du titrage, déterminer la masse m de paracétamol contenu dans le comprimé de Doliprane®.

Conclure.

-  Donnée :

-  M (paracétamol) = 151,0 g . mol^–1

Titrage du paracétamol :

1.  Verrerie de précision pour mesurer le volume V₁ de la solution S₁ :

-  Pipette jaugée de 10,0 mL, munie de sa propipette.

2.  Relation à l’équivalence du titrage et concentration C₁ en para-aminophénol de la solution S₁.

-  Réactif titré : Solution S₁ de para-aminophénol.

-  Volume de la solution : V₁ =10 ,00 ± 0,05 mL

-  Concentration de la solution en para-aminophénol : C₁ (inconnue)

-  Réactif titrant : Solution titrante S₂ en ions cérium (IV) Ce⁴⁺ (aq).

-  Concentration :  C₂ = (5,00 ± 0,01 ) × 10^–2 mol . L^–1

-  Le volume versé à l’équivalence : V_E = 13,1 ± 0,1 mL.

-  L’équation de la réaction support du titrage :

C₆H₇NO (aq) + 2 Ce⁴⁺ (aq) + H₂O (ℓ)  → C₆H₄O₂ (aq) + 2 Ce³⁺ (aq) + NH₄ ⁺ (aq) + H ⁺ (aq)

-  À l’équivalence du titrage, on a réalisé un mélange stœchiométrique des réactifs titrant et titré.

-  La relation à l’équivalence du titrage s’écrit :

-  Concentration C₁ en para-aminophénol de la solution S₁.

-   

-  Application numérique :

-   

 3.  Sources d’erreurs lors du titrage :

-  Erreur lors du prélèvement du volume V₁ de la solution S₁.

-  Erreur sur la valeur de la concentration C₂ de la solution titrante S₂ en ions cérium (IV) Ce⁴⁺ (aq).

-  Repérage de l’équivalence : erreur de lecture du volume à la burette graduée.

-  Mauvais repérage de l’équivalence :

-  On peut faire un premier titrage rapide pour connaître V_E au millilitre,

-  puis un titrage plus précis pour connaître V_E à la goutte près.

 4.  Calcul de  u (C₁) et expression de concentration C₁ :

 -   

-  Expression du type : C₁ ± u (C₁) :

-  C₁ = (3,28 ± 0,03 ) × 10^–2 mol . L^–1

5.  Quantité de matière n₁ de para-aminophénol dans la solution S₁.

-  Le volume de la solution S1 est V_S1 = 100,0 mL

-  n₁ = C₁ . V_S1 ≈ 3,28 × 10^–2 × 100,0 × 10^–3

-  n₁ ≈ 3,28 × 10^–3 mol

6.  Quantité de paracétamol dans un comprimé.

-  Le para-aminophénol a été obtenu à partir de la réaction d’hydrolyse du paracétamol :

-  La réaction d’hydrolyse est la suivante :

-  L’équation de la réaction, considérée comme totale, s’écrit :

C₈H₉NO₂ (aq) + H₂O (aq) → C₆H₇NO (aq) + C₂H₄O₂ (aq)

-  D’après les coefficient stœchiométriques, il se forme autant de para-aminophénol qu’il disparaît de paracétamol :

-  n (paracétamol) = n₁ ≈ 3,28 × 10^–3 mol

7.  Masse m de paracétamol contenu dans le comprimé de Doliprane® et Conclusion :

-  m = n (paracétamol) . M (paracétamol)

-  m ≈ 3,28 × 10^–3 × 151,0

-  m ≈ 0,495 g

-  m ≈ 495 mg

-  Il s’agit certainement d’une gélule de Doliprane 500 mg.

-  Additif :

-  Paracétamol :

-  Formule brute : C₈H₉NO₂

-  Masse molaire : M (paracétamol) = 151,2 g . mol^–1

-  Formule topologique :

-  Para-aminophénol : (4-aminophénol)

-  Formule brute : C₆H₇NO

-  Masse molaire : M (para-aminophénol) = 109,1 g . mol^–1

-  Formule topologique :

-  Acide éthanoïque : (acide acétique) :

-  Formule brute : CH₃COOH

-  Masse molaire : M (CH₃COOH) = 60,1 g . mol^–1

-  Formule topologique :

-  Réaction d’hydrolyse du paracétamol  :