⚗ Spécialité Physique-Chimie · Chimie Première Générale · Chapitre 6

Dosage par titrage

Principe du titrage, réaction support, équivalence et changement de réactif limitant, repérage colorimétrique, relation à l'équivalence et calculs.

1. Principe du titrage

Définition

Titrer une espèce (le réactif titré), c'est déterminer sa quantité en la faisant réagir avec un réactif titrant de concentration connue, versé à la burette. La réaction support doit être totale, rapide et unique.

burette graduée(solution titrante)erlenmeyer(solution titrée)agitateur magnétique
Montage de titrage : on verse la solution titrante goutte à goutte en agitant.

2. L'équivalence

Définition

L'équivalence est atteinte quand les réactifs titré et titrant ont été introduits dans les proportions stœchiométriques : il y a changement de réactif limitant. Avant, le titrant est limitant ; après, c'est le titré (entièrement consommé).

Propriété · Relation à l'équivalence

Pour la réaction $a\,\text{A} + b\,\text{B} \rightarrow \dots$ ($\text{A}$ titré, $\text{B}$ titrant de concentration $c_B$ versé jusqu'au volume $V_E$) :

$$\dfrac{n_0(\text{A})}{a} = \dfrac{c_B \times V_E}{b}.$$

Méthode · Repérer l'équivalence par un changement de couleur

Si l'une des espèces est colorée, la couleur du mélange change à l'équivalence. Exemple : l'ion permanganate $\text{MnO}_4^-$ (violet) est décoloré tant qu'il est limitant ; la première goutte en excès donne une teinte rose persistante.

Expérience · Titrer l'eau oxygénée par le permanganate

Matérielburette remplie de permanganate de potassium à $c_B = 2{,}0 \times 10^{-2}$ mol/L, $V_A = 10{,}0$ mL d'eau oxygénée diluée acidifiée dans un erlenmeyer, agitateur magnétique.
ProtocoleOn verse le permanganate millilitre par millilitre (titrage rapide), puis goutte à goutte près de l'équivalence. On note $V_E$ quand une teinte rose persiste.
ObservationLe violet disparaît instantanément au début ; la teinte rose persiste à partir de $V_E = 12{,}4$ mL.
InterprétationRéaction : $2\text{MnO}_4^- + 5\text{H}_2\text{O}_2 + 6\text{H}^+ \rightarrow 2\text{Mn}^{2+} + 5\text{O}_2 + 8\text{H}_2\text{O}$. À l'équivalence $\dfrac{n(\text{H}_2\text{O}_2)}{5} = \dfrac{c_B V_E}{2}$, d'où $n(\text{H}_2\text{O}_2) = \dfrac{5}{2} \times 2{,}0 \times 10^{-2} \times 12{,}4 \times 10^{-3} = 6{,}2 \times 10^{-4}$ mol et $c_A = 6{,}2 \times 10^{-2}$ mol/L.

Attention · Précision

On réalise d'abord un titrage rapide pour encadrer $V_E$, puis un titrage précis en versant goutte à goutte autour de l'équivalence.

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Exercices corrigés

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1

Vocabulaire

★☆☆

Définir : réactif titré, réactif titrant, équivalence.

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2

Relation simple

★☆☆

On titre $20{,}0$ mL d'acide chlorhydrique par de la soude à $0{,}10$ mol/L ($\text{H}^+ + \text{HO}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}$). $V_E = 15{,}0$ mL. Calculer la concentration de l'acide.

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3

Coefficients

★★☆

On titre du diiode par du thiosulfate ($\text{I}_2 + 2\text{S}_2\text{O}_3^{2-} \rightarrow \dots$) : $V_A = 10{,}0$ mL, $c_B = 0{,}050$ mol/L, $V_E = 8{,}0$ mL. Calculer $c(\text{I}_2)$.

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4

Repérage coloré

★☆☆

Dans le titrage de l'exercice précédent, le diiode colore la solution en brun-jaune. Comment repérer l'équivalence ?

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5

Avant et après l'équivalence

★★☆

Lors du titrage de l'eau oxygénée par le permanganate, quel est le réactif limitant avant l'équivalence ? Après ?

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6

Qualités de la réaction support

★☆☆

Citer les trois qualités d'une réaction de titrage.

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7

Fer dans un comprimé

★★★

On titre les ions $\text{Fe}^{2+}$ d'un comprimé dissous par du permanganate à $2{,}0 \times 10^{-2}$ mol/L ($\text{MnO}_4^- + 5\text{Fe}^{2+} + \dots$). $V_E = 9{,}0$ mL. Masse de fer dans le comprimé ($M = 55{,}8$ g/mol) ?

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8

Vinaigre

★★★

On dilue $10$ fois un vinaigre, puis on titre $10{,}0$ mL de la solution diluée par de la soude à $0{,}10$ mol/L : $V_E = 14{,}2$ mL. Concentration en acide acétique du vinaigre ? En g/L ($M = 60$ g/mol) ?

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9

Volume attendu

★★☆

Quel volume de soude à $0{,}20$ mol/L faut-il pour titrer $25{,}0$ mL d'acide à $0{,}12$ mol/L (réaction 1 : 1) ?

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10

Choix de la verrerie

★☆☆

Avec quelle verrerie prélève-t-on le volume de solution titrée ? Où place-t-on le titrant ?

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11

Titrage rapide et précis

★★☆

Pourquoi fait-on un titrage rapide avant un titrage précis ?

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12

Rinçage

★★☆

Pourquoi rince-t-on la burette avec la solution titrante avant de la remplir ?

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13

Eau oxygénée : titre en volumes

★★★

Une eau oxygénée « à 10 volumes » a une concentration d'environ $0{,}89$ mol/L. L'expérience du cours donne $6{,}2 \times 10^{-2}$ mol/L pour une solution diluée $10$ fois. Conclure.

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14

Incertitude

★★☆

La lecture de la burette se fait à $\pm 0{,}05$ mL. Quelle est l'incertitude relative sur $V_E = 12{,}4$ mL ? Et sur $V_E = 4{,}0$ mL ?

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15

Titrage conductimétrique

★★★

Lors d'un titrage suivi par conductimétrie, la conductivité diminue puis augmente. Comment repère-t-on l'équivalence ?

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16

Lecture de burette

★☆☆

Comment lit-on correctement le volume sur une burette ?

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17

Retrouver le volume

★★☆

On titre $0{,}0030$ mol d'ions $\text{Fe}^{2+}$ par du permanganate à $0{,}020$ mol/L (1 $\text{MnO}_4^-$ pour 5 $\text{Fe}^{2+}$). Quel volume $V_E$ attend-on ?

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18

Dosage destructif

★☆☆

Un titrage est-il un dosage destructif ? Et un dosage par étalonnage ?

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19

Excès de titrant

★★☆

Un élève dépasse l'équivalence et lit $V = 13{,}5$ mL au lieu de $12{,}4$ mL. Quelle erreur relative commet-il sur la concentration ?

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20

Vrai ou faux

★★☆

a) À l'équivalence, les deux réactifs sont épuisés. b) Le titrant est dans l'erlenmeyer. c) Une réaction de titrage peut être lente.

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