TP Chimie N° 07, Dosage d'un déboucheur et d'un détartrant, correction, terminale S, tstp07chc

TP Chimie N° 07

Dosage d'un déboucheur

et d'un détartrant :

correction.

Programme 2012 : Physique et Chimie

Programme 2020 : Physique et Chimie

Matériel :

Béchers, burette graduée de 25 mL, pipettes jaugées de 5 mL et 10 mL,

propipette, fioles jaugées de 100 mL et de 250 mL, gants et lunettes.

Balance de précision, agitateur magnétique.

Produit détartrant WC NET et liquide déboucheur Destop,

solution d’acide chlorhydrique de concentration C_A = 0,10 mol / L

et de la soude de concentration C_B= 0,10 mol / L et des indicateurs colorés.

I - But et Principe .

II - Dosage d'un produit domestique détartrant (WC Net) par la soude .

III - Dosage d'un produit domestique déboucheur (DESTOP) par l'acide chlorhydrique .

I- But et Principe :

Doser un produit domestique contenant de la soude (déboucheur)

et doser un produit domestique contenant de l’acide chlorhydrique (détartrant).

On réalise, à partir d’un échantillon du produit à doser, une solution diluée

que l’on dose en présence d’un indicateur coloré adapté.

Le dosage de l’acide contenu dans la solution de détartrant s’effectue avec

la solution titrée de soude et le dosage de la base contenue dans le liquide déboucheur

s’effectue avec la solution titrée d’acide chlorhydrique.

II- Dosage d’un produit domestique détartrant (WC NET) par la soude (rangée 1).

1)- Étude préliminaire.

- Relever les indications portées sur la bouteille et lire les consignes de sécurité.

- Acide chlorhydrique à 13,5 % - Produit corrosif

- Proposer une expérience permettant de déterminer la densité d de la solution commerciale utilisée.

- Détermination de la densité :

- Le fabriquant donne le pourcentage massique. Le relever.

- Pourcentage massique : 13,5 % Cela signifie que 100 g de solution commerciale contiennent 13,5 g de HCl pur.

- La détermination de la densité d de la solution est réalisée par un groupe (lunettes et gants).

- Donner la valeur de la densité d de la solution et en déduire la concentration C de la solution commerciale.

- Valeur de la densité : la masse volumique de l’eau est ρ₀ = 1,00 g / mL

- La masse m de 25 mL d’eau est : m = 25,0 g

d =	m

	m'

=> d =	26,74

	25,0

d ≈ 1,07

- Sachant que :

d =	ρ'

	ρ₀

ρ' = d . ρ₀

ρ' ≈ 1,07 g / cm³

- Valeur de la concentration de la solution commerciale :

- Masse de 1 L de solution commerciale :

m' = ρ' . V = ρ₀ . d . V

- Masse de HCl présente dans 1 L de solution :

m =	P

	100

. m'

=	P . ρ₀ . d . V

	100

- Quantité de matière de HCl présente dans 1 L de solution :

n =	m

	M

=	P . ρ₀ . d . V

	100 M

- Concentration de la solution en soluté HCl :

C =	n

	V

=	P . ρ ₀ . d

	100 M

- Attention aux unités :

Concentration

Pourcentage

Massique

Densité

Masse

Molaire

Masse

Volumique

de l’eau ρ₀

mol / L

Pas d’unité

g / mol

ρ₀ = 1000 g / L

- Programme à la calculatrice :

- Input ‘’densité d = ‘’, d

- Input ‘’Pourcentage massique P = ‘’, p

- Input ‘’Masse molaire M = ‘’, M

- Disp ’’Concentration C mol / L = ‘’, 10 * p * d / M

- Concentration de la solution commerciale à partir de la valeur de la densité et du pourcentage massique :

C =	P . ρ₀ . d		C =	13,5 × 1,07 × 1000
		=>
	100 M			100 × 36,5
C ≈ 3,96 mol / L

Vérification :

2)- Préparation de la solution à doser.

- La solution commerciale est trop concentrée.

- Pour la manipuler en toute sécurité, on va la diluer. On dilue 50 fois la solution commerciale S, on obtient la solution S₁.

- On veut préparer 250 mL de solution S₁. Décrire brièvement le mode opératoire en précisant le matériel utilisé.

- Un groupe réalise la dilution, puis chaque groupe prend environ 20 mL de la solution S₁ dans un bécher.

- Préparation de la solution à doser :

S	{	C =	Dilution	S ₁	{	C₁ = C / 50
		V = 5,0 mL	→			V₁ = 250 mL
		n = C . V				n₁ = C₁ . V₁
Solution mère				Solution fille

- Au cours de la dilution, il y a conservation de la quantité de matière de soluté :

- n = C . V = n₁ = C₁ . V₁

3)- Réaction de dosage.

Remplir la burette graduée de soude de concentration C_B = 0,10 mol / L jusqu’au zéro de la graduation.

- Prélever un volume V₁ = 10,0 mL de solution S₁ et les verser dans un bécher.

- Ajouter environ 10 mL d’eau distillée et quelques gouttes de B.B.T.

- Placer le barreau aimanté et maintenir une agitation douce.

- Ajouter la soude jusqu’au virage du B.B.T. et relever le volume de soude versé V_BE =.

- Volume de base versée à l’équivalence : V_BE ≈ 7,9 mL

4)- Exploitation.

Faire un schéma du dispositif.

- Schéma du dispositif :

Écrire l’équation de la réaction de dosage.

- Formule de l’acide chlorhydrique : (H₃O⁺_(aq) + Cl ^-_(aq) )

- Formule de la soude : (Na⁺_(aq) + HO ^–_(aq))

- Réaction de dosage :

H₃O⁺_(aq) + HO ^–_(aq) = 2 H₂O _(ℓ)

Donner la définition générale de l’équivalence.

- Il y a équivalence lorsque les réactifs ont été mélangés dans les proportions stœchiométriques définies par les coefficients de la réaction.

- À l’équivalence, la quantité de matière d’ions hydroxyde ajoutée est égale à la quantité de matière d’ions oxonium initialement présente.

Quel est le rôle du B.B.T ? Pourquoi l’a-t-on choisi ? Donner la relation de dosage.

En déduire la concentration C₁ de la solution S₁ puis la concentration C de la solution commerciale.

- Rôle du B.B.T : c’est un indicateur coloré acido-basique qui permet de repérer l’équivalence.

- À l’équivalence, le pH_E = 7,0.

- Le pH du point équivalent appartient à la zone de virage [ 6,0 ; 7,6 ] de l’indicateur coloré.

- Relation de dosage :

- À l’équivalence, la quantité de matière d’ions hydroxyde ajoutée est égale à la quantité de matière d’ions oxonium initialement présente.

- n (H₃O⁺ ) = n (HO ^–) => C₁ . V₁ = C_B . V_BE

- Concentration de la solution S₁ :

C₁ =	C_B . V_BE

	V₁

C ₁=	0,10 × 7,9

	10,0

C₁ ≈ 7,9 × 10^{- 2} mol / L

- Concentration de la solution mère S (solution commerciale) à partir du dosage :

- C = 50 C₁ => C ≈ 50 × 7,9 x 10^{-
2} => C ≈ 3,95 mol / L

Déterminer la valeur du pourcentage massique de la solution commerciale.

- Comparer le résultat obtenu à celui indiqué par le fabriquant. Conclusion.

- Pourcentage massique :

C =	P . ρ₀ . d

	100 M
	100 M . C
P =
	ρ₀ . d
	100 × 36,5 × 3,95
P =
	1000 × 1,07
P ≈ 13,47 %

- Incertitude relative :

ΔP		\| 13,50 - 13,47 \|
	≈
P		13,50
ΔP
	≈ 0,22 %
P

III- Dosage d’un produit domestique déboucheur(destop) par l’acide chlorhydrique (rangée 2).

1)- Étude préliminaire.

- Relever les indications portées sur la bouteille et lire les consignes de sécurité.

- Proposer une expérience permettant de déterminer la densité d de la solution commerciale utilisée.

- Le fabriquant donne le pourcentage massique. Le relever.

- Soude caustique : solution à 20 %. Cela signifie que 100 g de solution commerciale contiennent 20,0 g de NaOH pur.

- La détermination de la densité d de la solution est réalisée par un groupe (lunettes et gants).

- Donner la valeur de la densité d de la solution et en déduire la concentration C de la solution commerciale.

- La masse m de 25 mL d’eau est : m = 25,0 g

d =	m

	m'

d =	30,40

	25,0

d ≈ 1,216

- Sachant que :

d =	ρ'

	ρ ₀

=> ρ' = d . ρ ₀

ρ' ≈ 1,216 g / cm³

- Valeur de la concentration de la solution commerciale :

- Masse de 1 L de solution commerciale :

m' = ρ' . V = ρ ₀ . d . V

- Masse de NaOH présente dans 1 L de solution :

m =	P

	100

. m'

=	P . ρ ₀ . d . V

	100

- Quantité de matière de NaOH présente dans 1 L de solution :

n =	m

	M

=	P . ρ ₀ . d . V

	100 M

- Concentration de la solution en soluté NaOH :

C =	n

	V

=	P . ρ ₀ . d

	100 M

- Attention aux unités :

Concentration

Pourcentage

Massique

Densité

Masse

Molaire

Masse

Volumique

de l’eau ρ ₀

mol / L

Pas d’unité

g / mol

ρ ₀ = 1000 g / L

- Programme à la calculatrice :

- Input ‘’densité d = ‘’, d

- Input ‘’Pourcentage massique P = ‘’, p

- Input ‘’Masse molaire M = ‘’,M

- Disp ’’Concentration C mol / L = ‘’, 10 * p * d / M

- Concentration de la solution commerciale à partir de la valeur de la densité et du pourcentage massique :

C =	P . ρ₀ . d		C =	20,0 × 1,216 × 1000
		=>
	100 M			100 × 40,0
C ≈ 6,08 mol / L

Vérification :

2)- Préparation de la solution à doser.

- La solution commerciale est trop concentrée. Pour la manipuler en toute sécurité, on va la diluer.

- On dilue 50 fois la solution commerciale S, on obtient la solution S₂.

- On veut préparer 250 mL de solution S₂. Décrire brièvement le mode opératoire en précisant le matériel utilisé.

- Un groupe réalise la dilution, puis chaque groupe prend environ 20 mL de la solution S ₂ dans un bécher.

- Préparation de la solution à doser :

S	{	C =	Dilution	S ₁	{	C ₁ = C / 50
		V = 5,0 mL	→			V ₁ = 250 mL
		n = C . V				n ₁ = C ₁ . V ₁
Solution mère				Solution fille

- Au cours de la dilution, il y a conservation de la quantité de matière de soluté :

- n = C . V = n₁ = C₁ . V₁

3)- Réaction de dosage.

I Remplir la burette graduée d’acide chlorhydrique de concentration C_A = 0,10 mol / L jusqu’au zéro de la graduation.

- Prélever un volume V₂ = 10,0 mL de solution S₂ et les verser dans un bécher.

- Ajouter environ 10 mL d’eau distillée et quelques gouttes de B.B.T.

- Placer le barreau aimanté et maintenir une agitation douce.

- Ajouter l’acide chlorhydrique jusqu’au virage du B.B.T. et relever le volume d’acide versé V_AE =.

- Volume d’acide versé à l’équivalence : V_AE ≈ 12,5 mL

4)- Exploitation.

Faire un schéma du dispositif.

Écrire l’équation de la réaction de dosage.

- Formule de l’acide chlorhydrique : (H₃O⁺_(aq) + Cl ^-_(aq) )

- Formule de la soude : (Na⁺_(aq) + HO ^–_(aq))

- Réaction de dosage :

H₃O⁺_(aq) + HO ^–_(aq) = 2 H₂O _(ℓ)

Donner la définition générale de l’équivalence.

- Il y a équivalence lorsque les réactifs ont été mélangés dans les proportions stœchiométriques définies par les coefficients de la réaction.

- À l’équivalence, la quantité de matière d’ions oxonium ajoutée est égale à la quantité de matière d’ions hydroxyde initialement présente.

Quel est le rôle du B.B.T ? Pourquoi l’a-t-on choisi ? Donner la relation de dosage.

En déduire la concentration C₂ de la solution S₂ puis la concentration C de la solution commerciale.

- Rôle du B.B.T : c’est un indicateur coloré acido-basique qui permet de repérer l’équivalence.

- À l’équivalence, le pH_E = 7,0.

- Le pH du point équivalent appartient à la zone de virage [ 6,0 ; 7,6 ] de l’indicateur coloré.

- Relation de dosage :

- À l’équivalence, la quantité de matière d’ions oxonium ajoutée est égale à la quantité de matière d’ions hydroxyde initialement présente.

- n (HO ^–) = n (H₃O⁺) => C₁ . V₁ = C_A . V_AE

- Concentration de la solution S₁ :

C₁ =	C_A . V_AE

	V₁

C₁ =	0,10 × 12,5

	10,0

C₁ ≈ 1,25 × 10^{- 1} mol / L

- Concentration de la solution mère S (solution commerciale) à partir du dosage :

- C = 50 C₁ => C ≈ 50 × 1,25 × 10^{-
1} => C ≈ 6,25 mol / L

Déterminer la valeur du pourcentage massique de la solution commerciale.

Comparer le résultat obtenu à celui indiqué par le fabriquant.

Conclusion.

- Pourcentage massique :

C =	P . ρ₀ . d		P =	100 M . C
		=>
	100 M			ρ ₀ . d

	100 × 6,25 × 40,0
P =			=>	P ≈ 20,6 %
	1000 × 1,216

- Incertitude relative :

	ΔP

	P

≈	\| 20,0 - 20,6 \|

	20,0

≈

3,0 %