– Notions de cours

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I L’utilisation d’un titrage

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1° Principe d’un titrage

Un titrage est utilisé pour déterminer la concentration d’une solution inconnue à l’aide d’une solution de concentration connue appelée solution « titrante ».

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2° Le montage pour le titrage des ions fer (II) par le permanganate.

La solution de concentration inconnue est placée dans l’Erlenmeyer. La solution « titrante » est placée dans la burette.

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3° Autre exemple en vidéo : Le titrage du diiode I₂ par l’ion thiosulfate

Visionnez la vidéo suivante pour voir l’ensemble de l’expérience.

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II Caractérisation expérimentale de l’équivalence

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1° Visualisation du moment de l’équivalence en vidéo

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Visionner la vidéo suivante pour voir le changement de couleur observé à l’équivalence (Cette vidéo sera redonnée pour faire l’ex 38 > attention à l’erreur sur le bilan final : réactifs → 5Fe³⁺ + …)

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2° Le relevé du volume V_é versé au moment de l’équivalence

Le moment critique est celui ou une coloration va apparaitre.
Celle-ci sera donc provoquée par l’apparition d’un réactif en excès. Cet instant de changement de couleur est appelé « l’équivalence ». Le volume de solution titrante ajoutée à l’équivalence s’appelle le volume à l’équivalence. Il sera noté V_é.
Juste avant cet excès, nous sommes donc dans des proportions stœchiométriques parfaites.

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III L’équation-bilan et le tableau d’avancement

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1° Exemple de l’oxydation des ions Fe²⁺ par les ions permanganate MnO₄^– .

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Visionner la vidéo suivante (déjà vue au chapitre II) pour établir l’équation-bilan de la transformation chimique.

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2° L’établissement du tableau d’avancement :

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On construit et on complète le tableau d’avancement de la réaction observée (voir TP)

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Remarque : La dernière ligne de ce tableau permettra de trouver une expression de x_max pour chaque substance. Elle sera utilisée dans le paragraphe suivant.

 

IV Les conditions de stœchiométrie à l’équivalence

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1° La fabrique de vélos

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Dans ce cas, les quantités de pièces détachées étaient en nombre correspondant aux exigences de la chaine de fabrication. Il y a juste assez de pièces détachées. Il n’y a pas d’excès ni de défaut des réactifs. On dit que les réactifs sont dans des conditions stœchiométriques parfaite.

Voir illustration ci-dessous :

Dans des conditions stœchiométriques, l’avancement maxi  _max est le même pour tous.

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2° L’équivalence correspond à une situation de stœchiométrie parfaite.

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2.1° Étude pour transformation chimique du type :

a A + b B → c C + d D

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Au moment de l’équivalence, les réactifs disparaissent entièrement et les produits apparaissent en quantités stœchiométriques parfaites par rapport à chacun des réactifs.

Cliquez sur l’image si vous désirez accéder à l’animation correspondante. Il vous faudra pour cela utiliser un navigateur que vous saurez débloquer à la demande (Voir tube-a-essai.fr > La réserve > Débloquer mon navigateur)

 

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L’avancement est donc le même pour tous à chaque instant.

2.2° Expressions de x_max

Pour une réaction avec coefficients stœchiométriques a, b ,c et d du type :

• Pour le réactif A : _max = n(A_consomé) / a
• Pour le réactif B : _max = n(B_consomé) / b
• Pour le produit C : _max = n(C_produit) / c
• Pour le produit D : _max = n(D_produit) / d

L’avancement _max étant le même pour tous, l’égalité de toutes les expressions en couleur ci-dessus amène à écrire.

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2.3° Généralisation de la relation de stœchiométrie

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 : Tableau de résultats pour faire les calculs statistiques finaux du TP.

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Vous trouverez ci-dessous un tableau de valeurs trouvé par un groupe-classe. Vous pourrez l’utiliser pour faire les calculs statistiques demandés à la fin de votre TP.

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 Exercices et activités possibles

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Pour tous les exercices, les masses molaires sont à chercher dans le tableau périodique (Voir Tube-a-essai > La réserve)

Les exercices avec une « astérisque » (*) donne lieu à un commentaire ci-après à ne pas négliger.

Activités :

Faire l’activité « Se tester pour commencer » – p 78 (Révisez, le corrigé est déjà accessible dans la partie « Corrigés » au bas de cette page)

Faire l’activité 2 – p 81 avec les modifications (=remplacement des questions par les questions ci-dessous) :

Données : On choisira les briques transparente pour représenter le thiosulfate S₂O₃^2- . Les briques jaunes représenteront donc le diiode I₂.

• Question 1° : Pas de modification
• Question 2° : Faire un dessin
• Question 3.a° : Expliciter la règle du jeu de la construction (= stœchiométrie) :
• Question 3.b° : Expliquer pourquoi, au bout d’un moment, la coloration jaune devient persistante (ne pas répondre aux autres questions)
• Question 4° : Construire le tableau d’avancement correspondant à la réaction le diiode et le thiosulfate

Exercices d’application directe –  p 86 et suivante : n° 14 (#) ; n° 20 ; n°24(-avec corrigé vidéo). Entrainez-vous, leurs corrigés sont déjà accessibles dans la partie « Corrigés des exercices » au bas de cette page.

(#) : Indications pour le n° 14 : On observe expérimentalement que le permanganate est décoloré. Trouver alors l’équation-bilan de la transformation à partir des demi-équations électroniques des couples MnO₄^– / Mn²⁺ et C₂H₄O₂ / C₂H₆O (voir « Tube-a-essai.fr > Chapitre II > ANNEXE) et construire le tableau d’avancement de la transformation (sans valeurs numériques). On notera :

• n_1,i la quantité initiale de permanganate MnO₄^–
• n_2,i la quantité initiale d’éthanol C₂H₆O

Les quantités d’eau et d’ion H⁺ se verront simplement attribué la mention « En excès » dans le tableau d’avancement.

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Exercices d’approfondissement p 86 et suivantes : n° 25 – n°37 – n°38(*vidéo et info) – n°41.

(*vidéo et info pour ex38) : Pour accéder à la vidéo cliquez sur « lien pour vidéo ex 38« . 2 infos : Les étiquettes ne pas très lisibles. On indique à gauche : Fe²⁺(aq) ; C(?) et à droite : C(MnO₄^–) = 5.10^-2 mol.L^-1 . Veuillez aussi noter l’erreur sur le bilan final : réactifs → 5Fe³⁺ + …

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Exercices de type « problème » identiques à l’exercice résolus : n° 30 et 31 – p 88 et n° 32 et 33 – p 89

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Exercices en autonomie : « 5 min Chrono ! » p 85 – « Contrôle Technique ! » p 85 – « QCM « Pour faire le point » » p 87

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 Bilan du chapitre

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Cliquer sur le lien suivant pour accéder à « L’essentiel du chapitre (à compléter) »

Cliquer sur le lien suivant pour accéder à une synthèse du chapitre.

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 Corrigés des exercices

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Utilisez les liens suivants pour accéder aux corrigés.

Corrigé de l’activité « Se tester pour commencer »

Lien pour accéder au « Corrigé de l’activité « Se tester pour commencer » »

Corrigés des exercices d’application directes :

Lien pour accéder à la « Rédaction de l’exercice 14 »

Lien pour accéder à la « Rédaction de l’exercice 20 »

Indication : Les liens suivants ne sont actifs que lorsque le chapitre ou une partie de chapitre est terminé.

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