Bonjour à tous,
Voilà, je dois réaliser (un second) compte rendu pour la rentrée. Mais je rencontre quelques soucis. Déjà, je crois qu'il me manque les mesures nécessaires pour réaliser le devoir, mais j'ai même l'impression de me planter sur la plupart des applications théoriques.

Bref, je vais vous écrire le sujet, puis ce que j'aurai fait.

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Sujet

But du TP : On dispose d'une solution inconnue d'acide chlorhydrique et on souhaite déterminer sa concentration grâce à un titrage acido-basique suivi par conductimétrie.

On va doser VA = 100mL d'acide chlorhydrique de concentration inconnue CA. Pour cela, on dispose d'une solution d'hydroxyde de sodium de concentration CB = 0,02 mol.L-1. On note V le volume de soude versé et Ve le volume équivalent.


I/ Questions préliminaires

1) Écrire l'équation de réaction entre l'acide chlorhydrique et l'hydroxyde de sodium. Quels sont les ions dits "spectateurs" ?

2) Qu'appelle-t-on volume équivalent? En déduire la relation qui lit CA, VA, CB et Ve.

3) Faire un tableau d'avancement pour 0 < V < Ve

4) Décrire qualitativement comment va évoluer la conductivité de la solution au cours du dosage.

5) Peut-on utiliser la conductimétrie et la relation σ=Σ*λx[X] pour n'importe quelle solution contenant des ions?

6) Pour déterminer la constante de cellule de la sonde utilisée, on emploiera une solution étalon d'acide chlorhydrique de concentration 0,001 mol.L-1. Déterminer sa conductivité σ0 en mS.cm-1.

7) Faire un schéma annoté du protocole opératoire permettant de réaliser le dosage proposé.


II/ Manipulation et détermination de la concentration de la solution d'acide

Réaliser le montage de conductimétrie en alimentant la cellule conductimétrique par une tension alternative sinusoïdale de valeur efficace 0,5 V et de fréquence 500 Hz. Pendant toute la durée de l'expérience, on conservera cette tension efficace de 0,5 V (quitte à modifier les réglages de l'alimentation).
Plonger la cellule ainsi alimentée dans le bécher contenant la solution étalon d'acide chlorhydrique de concentration 0,001 mol.L-1. Noter l'intensité efficace Ieff.

1) Déduire de la mesure précédente la conductance G0 de la solution étalon. Calculer alors la valeur de la constante de cellule k (m-1) de la sonde à partir de la valeur de σ0 déterminée précédemment.

2) Calculer la constante de cellule théorique kth. Comparer la valeur théorique à la valeur expérimentale et conclure.

3) Le constructeur donne "1,75cm" comme valeur de constante de cellule. Comment interpréter cette information? Est-elle en accord avec votre valeur expérimentale?


Prélever avec une fiole jaugée 100mL de la solution d'acide chlorhydrique à doser. Placer ces 100mL d'acide prélevés dans un bécher de 200mL qui sera utilisé pour le dosage.
Remplir la burette graduée de la solution titrante d'hydroxyde de sodium.
Mettre le Bécher contenant l'acide sur l'agitateur magnétique et y palcer au-dessus la burette graduée contenant l'hydroxyde de sodium.
Bien rincer la sonde conductimétrique avec de l'eau distillée et du "Papier Joseph" puis la plonger dans le bécher contenant l'acide. Veiller que la tension d'alimentation reste bien égale à 0,5 V.
Débuter le titrage en relevant la valeur de l'intensité efficace pour chaque mL d'hydroxyde de sodium ajouté.

V (mL) 0 1 2 3 4 .... 17
Ieff (mA)

(bon là j'ai pas les mesures qu'il me faut pour remplir le tableau...)

4) Rentrer ce tableau dans un tableur et calculer G (S) ainsi que σ (S.m-1) pour V = 0 , 1 , ... , 17 mL

5) Tracer la courbe représentant σ en fonction de V. Commenter l'allure de la courbe obtenue.

6) Comment peut-on déterminer précisément le volume Ve pour lequel on obtient l'équivalence? Déduire de la valeur Ve la valeur de la concentration CA de la solution d'acide chlorhydrique titrée.


III/ Compléments...

1) A partir de la valeur expérimentale de la concentration CA de la solution d'acide chlorhydrique, déterminer la conductivité σ0 de la solution d'acide chlorhydrique titrée et comparer cette valeur à celle que vous avez obtenue expérimentalement.

2) Même question, mais cette fois à l'équivalence : déterminez σe.

3) On se place avant l'équivalence : 0 < V < Ve. Exprimer les concentrations en ions [H3O+], [Na+], [OH-] et [Cl-] au cours du dosage en fonction de V, VA, CA et CB. En déduire l'expression de la conductance de la solution avant l'équivalence et justifier le fait que σ varie linéairement en fonction de V.

4) On se place après l'équivalence : V > Ve. Exprimer les concentrations en ions [H3O+], [Na+], [OH-] et [Cl-] au cours du dosage en fonction de V, Ve, VA et CB. En déduire l'expression de la conductance de la solution après l'équivalence et justifier le fait que σ varie linéairement en fonction de V.

5) Tracer sur le précédent graphique la courbe théorique représentant σ en fonction de V.


IV/ Conclusion

Rédiger une dizaine de lignes de conclusion. (bien pensé )


Données :
Conductivités molaires ioniques à 25oC (en S.m².mol-1)
H3O+ = 34,97.10-3
Na+ = 5,00.10-3
OH- = 19,80.10-3
Cl- = 7,63.10-3

Cellule conductimétrique : S = 1cm², espacement entre les électrodes L = 1cm. Donnée constructeur : 1,75 cm.


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Mes réponses
(Attention, à mon avis c'est pas beau à voir...)

Lors de ce TP, nous allons réaliser un titrage dit acido-basique suivi par conductimétrie afin de déterminer la concentration d'une solution inconnue d'acide chlorhydrique.

I/ Questions préliminaires

1) La formule de l'acide chlorhydrique est H3O+ ; Cl-
La formule de l'hydroxyde de sodium est Na+ ; OH-

H3O+ + OH- ---> 2 H2O
Les ions spectateurs sont Na+ et Cl-


2) Le volume équivalent est le volume de solution pour lequel tous les réactifs de la solution sont consommés. Dans le cas d'une réaction avec deux réactifs disposant du même coefficient stœchiométrique, VB = Ve.
La relation qui lie CA, VA, CB et Ve est CAVA = CBVe.

3) Tableau d'avancement :
H3O+ + OH- ----> 2H2O
Initial CAVA | 0 || Osef
Intermédaire (CAVA - CBVB)/(VA+V) | 0 || Osef
Final 0 | 0 || Osef


4) La conductimétrie est proportionnelle à la concentration des ions présents en solution. Or, au cours de la réaction, la concentration des ions présent en solution diminue jusqu'à l'atteinte du volume équivalent. Donc pour 0 < V < Ve on a conductimétrie qui va en décroissant, pour V > Ve, la conductimétrie s'accroit.

5) Non, cette relation n'est vraie que pour des solutions dont la concentration des ions est inférieure à 10-3 mol.L-1. C'est cependant le cas ici.

6) Euh... Je suppose qu'il faut se servir des données, mais je sais pas exactement comment m'y prendre... Je suis une moule hein?

7) Le schéma bon... Je m'arrangerai... C'est pas moi qui ait fait les manipulations alors c'est pas des plus pratique mais bon...


II/ Manipulations et détermination de la concentration de la solution d'acide.

Nous réalisons le montage de conductimétrie en alimentant la cellule conductimétrique par une tension alternative sinusoïdale de valeur efficace 0,5 V et de fréquence 500 Hz. Pendant toute la durée de l'expérience, nous conserverons cette tension efficace.
Nous plongeons ensuite la cellule alimentée de la sorte dans un bécher contenant la solution étalon d'acide chlorhydrique de concentration 1.10-3 mol.L-1. On note alors une intensité efficace de I = 0,316.10-3 A (Je ne sais pas si c'est la bonne.. pendant le TP le prof avait fait une connerie en se trompant de solution je crois... alors c'est pas tout à fait fiable)

Et à partir de là, c'est un vrai carnage... Je me suis servi des notes faites en TP, mais je ne sais pas si ce sont des bonnes mesures, en plus c'est assez mélangé parce qu'on était pressé etc...

1) G0 = I/U = 0,316.10-3/0,5 = 0,632.10-3 S
k = 0,04/0,632.10-3 = 0,634 m-1
k' = 1/k = 1/0,634 = 0,0158 m = 1,58 cm

Je crois que j'ai du foirer quelque part...

2) Je sais plus comment on calcule k

3) La valeur que j'ai trouvé par les calculs est approximative, on voit donc que la théorique diverge de la pratique...

Nous prélevons avec une fiole jaugée de 100mL de la solution d'acide chlorhydrique à doser. Placer ces 100mL d'acide prélevés dans un bécher de 200mL qui sera utilisé pour le dosage.
Nous avons ensuite rempli la burette graduée de la solution titrante d'hydroxyde de sodium.
Ensuite nous avons misle bécher contenant l'acide sur l'agitateur magnétique et y placer au-dessus de la burette graduée contenant l'hydroxyde de sodium.
Nous avons ensuite plongé la sonde conductimétrique dans un bécher contenant l'acide. Nous avons veillé à conserver une tension égale à 0,5 V.
Nous avons ensuite réalisé le titrage en notant chaque valeur de l'intensité efficace en fonction de l'hydroxyde de sodium ajouté avec un pas de 1mL.

Là, je n'ai pas les mesures...

4) Non faisable.

5) Idem.

6) Le volume Ve sera le volume auquel la concentration des ions présent en solution sera la plus faible (mais elle ne sera pas nulle à cause de la présence des ions spectateurs). On obtient donc Ve = ... .
A l'équivalence : CAVA = CBVe
CA = CBVe/VA
(puis on fait l'application numérique...)


III/ Compléments...

(c'est particulièrement là, pour le raisonnement théorique, que j'ai besoin d'aide...)

1) σ = Σ λ[X]
σ0 = CA (λH3O+ + λCl-)
= CA * 42,6.10-3

Bon là il me faut la valeur de CA, et ensuite je convertis en mol.m-3 et j'applique... c'est bien ça?

2) A l'équivalence, les ions H3O+ et OH- sont totalement consommés. Il ne reste donc que les ions spectateurs.
σe = CA*λCl- + CB*λNa+*)
σe = CA*7,63.10-3 + 0,02.103*5,00.10-3
= CA*7,63.10-3 + 0,1

Idem, dès que j'ai CA je passe à l'application numérique non?


3) (et là, c'est le drame... enfin je vous montre quand même ce que j'ai tenté de faire...)
[H3O+] = (CAVA - CBVB) / (VA + V)
[Na+] = CBVB/(VA+V)
[OH-] = 0
[Cl-] = CAVA/(VA+V)

σ = λH3O+[H3O+] + λOH-[OH-] + λNa+[Na+] + λCl-[Cl-]
σ = λH3O+[H3O+]+ λNa+[Na+] + λCl-[Cl-]
σ = λH3O+*(CAVA - CBVB) / (VA + V) + λNa+ * CBVB/(VA+V) + λCl- * CAVA/(VA+V)

en fait... C'est monstrueux non? je préfère m'arrêter là...

Je pense qu'après, je dois montrer que σ = k*V, et que donc il varie de façon linéaire par rapport au volume.

4) A peu près le même procédé... ou pas ?

5) Non fait.


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J'ai mis en gras les "commentaires personnels".
Bon comme vous l'aurez constaté, en fait je rencontre beaucoup de soucis. Mais c'est particulièrement sur la partie raisonnement que j'ai besoin d'aide, histoire de savoir si ce que j'ai fait est juste, et le cas échéant, comment m'y prendre...

Excusez moi pour mon orthographe, il commence à se faire tard et je n'ai pas eu le courage de me relire. J'espère que le correcteur orthographique de Firefox aura fait la majeure partie du boulot...

Merci d'avoir pris le temps de me lire
Et Merci d'avance de prendre le temps de me répondre

Hoetre