Tp-cours de chimie n°6 (TS) : Suivi pH-métrique d’une réaction acido-basique- application aux titrages acido-basique








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TP-cours de chimie n°6 (TS) : Suivi pH-métrique d’une réaction acido-basique- Application aux titrages acido-basique
Objectifs : - Réaliser le suivi pH-métrique d’une réaction acide-base en utilisant l’expérimentation assistée par ordinateur.

  • Définir l’équivalence. Vérifier que l’équivalence d’une réaction acido-basique peut se déterminer expérimentalement.

  • Application aux dosages pH-métrique


Matériels et produits chimiques





  • une burette de 25 mL et son support(e)

  • deux béchers forme basse (e)

  • une pipette jaugée de 10 mL et une propipette (e)

  • une sonde pH-métrique et son support (e)

  • un adaptateur pH-mètre, une console ESAO 4 et un ordinateur (e)

  • un agitateur magnétique et son turbulent (e)

  • papier Joseph (e)

  • pissette d’eau distillée (e)

  • une règle et une équerre (e)

  • 1L d’une solution d’hydroxyde de sodium de concentration Cb= 1,0 . 10-2 mol.L-1 (p)

  • 500 mL d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration Ca connue exactement et égale à environ 10-2 mol.L-1 (p)

  • solutions tampons ( 4,01 et 7,01) (p)

  • un petit tournevis (p)





I ) SUIVI pH-METRIQUE D’UNE REACTION ACIDO-BASIQUE



I-1) Dispositif expérimental


I-2 ) La réaction étudiée
La réaction est une réaction acido-basique entre les ions H3O+ contenus dans la solution d’acide chlorhydrique

(H3O+ (aq) + Cl- (aq) ) et les ions HO- contenus dans la solution d’hydroxyde de sodium ( Na+ (aq) + HO- (aq )).

Les ions Cl- et Na+ sont des ions spectateurs.

Cette réaction est quasi totale.





  1. Ecrire les deux demi-équations puis l’équation de la réaction acido-basique sachant que les couples acide/base qui interviennent sont H3O+ / H2O et H2O / HO-.


I-3) Tracé de la courbe pH= f(Vb)
On souhaite tracer la courbe représentant les variations du pH en fonction du volume Vb de solution d’hydroxyde de sodium ( soude ) versé.
a ) Étalonnage du pH-mètre
Le pH-mètre a été étalonné au préalable

b ) Paramètres
Dans le menu « acquisition » cliquer sur « paramètres ». On peut aussi utiliser l’icône correspondant à paramètres (voir document projeté au tableau ).

La boîte de dialogue apparaît.

Entrer alors :

  • Voie en ordonnée : pH mètre

  • Mode d’acquisition : manuelle sur X

  • Unité SI : mL

  • min : 0 max : 25

  • nombre : 30

Cliquer sur « OK » ( ou sur « Lancer » si vous souhaitez lancer l’acquisition immédiatement )
c) Mesures
- On fera varier Vb de 1,0 mL en 1,0mL sauf entre Vb = 8 mL et Vb= 14 mL où on fera alors varier Vb de 0,5 mL en 0,5 mL.

  • Dans le menu « acquisition » cliquer sur « Lancer ». On peut aussi utiliser l’icône correspondant ( voir document projeté au tableau ).

  • Entrer la valeur du volume total Vb de solution d’hydroxyde de sodium versé ( commencer par Vb= 0 mL).

  • Procéder à l’apport et lorsque la mesure est stabilisée valider en cliquant sur « OK et suivante ».

  • Passer à la mesure suivante.

  • Lorsque vos mesures sont terminées fermer la boite de dialogue.

Les différents points de mesure de la courbe pH = f ( Vb ) sont tracés au fur et à mesure sur l’écran.
d ) Tracé de la courbe


  • Dans le menu « Traitement » cliquer sur « Lissage ».

  • Choisir le type de lissage ( plutôt Bsplane5 ).

  • Si la courbe tracée vous convient cliquer sur « Conserver » si non, choisir une autre méthode de lissage ou abandonner la procédure.


II ) ETUDE DE LA COURBE pH = f( Vb )


La courbe admet un point d’inflexion E qui correspond à un _____________ ( ici un ____________ ) du coefficient directeur de la tangente à la courbe de titrage :
II-1) Détermination des coordonnées du point E
a ) Méthode de la courbe dérivée
Le logiciel Généris peut tracer la courbe

  • Dans le menu « traitement » faire « dérivée » puis  « tracer »  « OK »  « Conserver ».

  • A l’aide du pointeur ( voir l’icône projetée au tableau ) déterminer les coordonnées du point E Elles s’affichent en bas à gauche de l’écran.


pHE = ……….

V’bE = ……….



  1. Méthode des tangentes parallèles


On trace tout d’abord deux tangentes à la courbe, parallèles entre elles et situées de part et d’autre du point E.

On trace ensuite la parallèle à ces deux tangentes, équidistante de celles-ci. Son intersection avec la courbe

pH = f( Vb) donne le point E
Détermination informatique :

  • Dans le menu « Outil » cliquer sur « Tangente pH »

  • Placer les tangentes, si vous avez des difficultés à les placer appeler le professeur.

Placer le curseur sur le point d’équivalence et lire les coordonnées de ce dernier en bas à gauche de la fenêtre.
Détermination manuelle :

  • Utiliser le document fourni en annexe ( l’usage de la règle et de l’équerre est indispensable, celui du compas est fortement recommandé ).


pHE = ……….

V’bE = ……….


III ) POINT EQUIVALENT



III-1) Définition

L’équivalence de la réaction acido-basique est atteinte lorsque les réactifs sont dans les proportions stœchiométriques.
Soit nE ( OH- ) la quantité de matière d’ion hydroxyde versée à l’équivalence. Soit ni (H3O+) la quantité de matière initiale d’ion oxonium présente dans le bécher.
D’après la définition, à l’équivalence : ……………………………………


  1. En déduire l’expression du volume VbE versé à l’équivalence en fonction de Cb, Va et Ca. Calculer VbE.


III) POINT D’INFLEXION E, VOLUME VbE, POINT D’EQUIVALENCE
a) Comparer V’bE et VbE


  1. Conclusion


Le point d’inflexion E est appelé point _____________. La détermination expérimentale du point E ( méthode de la courbe dérivée ou méthode des tangentes parallèles ) permet de déterminer le _______________à l’équivalence.


IV ) APPLICATION AUX DOSAGES ( OU TITRAGES ) ACIDO-BASIQUES



Pour vérifier que le volume de solution titrante versé à l’équivalence d’une réaction acido-basique pouvait se déterminer expérimentalement, l’étude précédente a été faite avec les concentrations molaires Ca et Cb connues.
En pratique lors d’un suivi pH-métrique la concentration de la solution qui se trouve dans le bécher ( ici la solution d’acide chlorhydrique de concentration Ca) est inconnue.
Montrer comment les résultats obtenus précédemment peuvent permettre de doser (ou de titrer ) la solution qui se trouve dans le bécher, c’est à dire de déterminer sa concentration.


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