TP sur un titrage indirect de l'ammoniac par pH-metrie

[Chemicalsin]

Bonjour à tous ,

Je suis vraiment désespérée car je suis perdue dans ma résolution théorique de mon TP de chimie .
Nous avons introduit du sel complexe du cuivre [Cu(NH3)x]SO4 y H20 et l'avons fait reagir avec de l'acide chlorhydrique dans le but de le dissoudre.
Nous titrons ensuite cette solution par de la soude , on observe donc 2 sauts de pH.
Mon but est en fait finalement de trouver x , et y.
J'ai écrit que mon premier saut de pH était le fruit de la réaction entre ma soude et mon acide, or , je connais la quantité de matière de ces deux là donc cela devrait me mener quelque part...
Le deuxième saut est dû à la réaction qui donne Cu(OH)2
Seulement voilà je ne sais pas du tout comment faire pour trouver mon x ...
J'ai plusieurs camarades qui ont essayé et ont tous une méthode différente que je ne comprends pas forcément d'ailleurs , et qui ne mène pas au même résultat...
Quelqu'un pourrait-il m'éclairer ?
Merci d'avance
-----

[gts2]

Bonjour,

"J'ai écrit que mon premier saut de pH était le fruit de la réaction entre ma soude et mon acide". Quel était le pH à l'équivalence permettant de le vérifier ?

"Seulement voilà je ne sais pas du tout comment faire pour trouver mon x"

Votre dosage sert à déterminer la quantité de H+ restant, et vous connaissez la quantité de H+ introduite, donc la différence vient d'où ?
Si vous écrivez l'équation permettant de répondre à la question précédente, vous devriez trouver x.

[Chemicalsin]

Bonjour et merci beaucoup de votre réponse,

En utilisant la méthode des tangentes, je note un pH à l'équivalence d'environ 4,2.

Je pensais initialement faire un tableau d'avancement pour la réaction 1, puisque je connais la concentration en H+, OH- et leurs volumes respectifs.
De plus , je sais que la première réaction permet de dissoudre mon complexe selon la réaction:
Cu(NH3)x 2+ + H+ -> Cu2+ +xNH4+
mais il se produit aussi la réaction xNH4+ + OH- -> xNH3+ H2O de constante de réaction faible.

[gts2]

Je pensais initialement faire un tableau d'avancement pour la réaction 1, puisque je connais la concentration en H+, OH- et leurs volumes respectifs.

Oui c'est bien cela.

Cu(NH3)x 2+ + H+ -> Cu2+ +xNH4+
mais il se produit aussi la réaction xNH4+ + OH- -> xNH3+ H2O de constante de réaction faible.

Oui c'est la bonne réaction, je suppose qu'il y a un x d'équilibrage oublié.
Le pKa de NH4+/NH3 est de 9,25 donc à la vue de votre pH "d'équivalence", on doit pouvoir oublier cette réaction pour la première équivalence.

Donc si vous oublier la réaction de NH4+, vous avez tout ce qu'il vous faut pour calculer x.

En utilisant la méthode des tangentes, je note un pH à l'équivalence d'environ 4,2.

Juste une remarque, qui ne change rien aux calculs, la méthode des tangentes ne peut s'appliquer ici vu que "le deuxième saut est dû à la réaction qui donne Cu(OH)2", réaction de précipitation

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

Il faut prendre les choses simplement ...Tu a pesé et étudié m g de solide que tu as dissous dans une quantité connue de HCl . mg de solide correspond à n mol de solide dont tu donnes la formule Tu as donc une première équation entre n , x et y par la relation m = nM avec M masse molaire ( qui fait intervenir x et y )
Dans la solution tu as donc n mol de Cu2+ et nx mol de NH4+ et un excès de H+
- Le premier saut de pH correspond à la neutralisation des H+ en excès donc tu doses l'excès de H+ avec une quantité connue de OH- … tu connais donc l'excès de H+ . comme tu sais combien de H+ il y a au départ tu connais la quantité de H+ qui a réagi soit nx mol
- entre le premier et le deuxème saut de pH les OH- réagissent avec les Cu2+ selon Cu2+ +2OH- -> Cu(OH)2 … tu connais le nombre de OH- donc tu en déduis le nombre de Cu2+soit n
Donc si je résume tu as 3 données pour 3 inconnues n , x et y … donc on doit s'en tirer !

La neutralisation des NH4+ n'intervient pas comme l'indique gts2

[moco]

Bonjour,
Cette réaction est plus difficile à étudier qu'il n'y paraît au premier abord. Voyons cela en détail.
Ta solution initiale contient a mole de Cu(NH₃)_xSO₄. Quant tu y ajoutes b moles de HCl (un excès), tu crées la réaction :
[Cu(NH₃)_x]²⁺ + x H⁺ --> Cu²⁺ + x NH₄⁺.
Cette réaction consomme a mole de [Cu(NH3)_x]²⁺, et ax mole de H⁺. Et elle forme a mole de Cu²⁺ et ax mole de NH₄+
Il reste en solution a moles de ion Cu²⁺, b-ax mole de H⁺ et ax mole de NH₄⁺, plus des ions négatifs sans intérêt ici.

Quand tu titres cette solution par NaOH, tu commences par détruire les ions H⁺, qui sont en nombre de b-ax, ce qui cause le premier saut de pH, à la suite de l'équation :
OH^- + H⁺ --> H₂O
A la suite de quoi, il reste en solution a mole de Cu²⁺ et ax mole de ions NH₄⁺.
Tu pourrais t'arrêter ici, déterminer le volume, donc le nombre de moles de NaOH, qui vaut b-ax. Si a et b sont connus, et on en tire x. Point final.

Mais, si l'un des deux paramètres a ou b sont inconnus, il faut continuer à ajouter NaOH, pour effectuer un 2ème titrage et donc titrer les ax mole d'ions NH₄⁺, selon l'équation :
NH₄⁺ + OH^- --> NH₃ + H₂O.
Mais cela se complique, car au fur et à mesure que cette réaction s'effectue, les ions Cu²⁺ et les molécules NH₃ qui viennent de se former vont réagir avec Cu²⁺ pour former le même complexe qu'au départ, à savoir [Cu(NH₃)x], selon l'équation :
Cu²⁺ + x NH₃ --> [Cu(NH₃)_x]²⁺

Donc, en réalité, l'équation du 2ème titrage correspond à l'équation :
x NH₄⁺ + x OH^- + Cu²⁺ --> [Cu(NH₃)_x]²⁺ + x H₂O
Et la quantité de NaOH nécessaire pour faire ce 2ème titrage est égale à x fois [Cu²⁺], donc à ax mole. Et elle doit aussi être égale au nombre de molécules de NH₄⁺, qui par chance est aussi égal à ax.

Pour être certain de la validité de ce calcul, il faudrait être sûr que, dans la dernière partie du titrage par NaOH, les ions Cu²⁺ ne régissent pas avec OH^- pour former Cu(OH)₂ au lieu de réagir avec NH₃. Mais j'ai une espèce d'intuition que Cu(OH)₂ ne se forme pas ici, en présence de NH₃, car l'expérience montre que Cu(OH)₂ se dissout fort bien dans les solution de NH₃.

Donc, pour conclure, je dirais que le premier saut de pH dû à l'adjonction de NaOH correspond à l'excès d'acide, et donne b-ax mole, et que le second saut de pH correspond à ax mole.
Comme a et b sont connus, la mesure de x peut se tirer de chacun de ces titrages.
Mais je le répète : finalement le 2ème titrage n'est pas nécessaire, ou plutôt qu'il n'est nécessaire que si l'un des paramètres a ou b n'est pas connu.

[gts2]

Bonjour,
Cette réaction est plus difficile à étudier qu'il n'y paraît au premier abord. Voyons cela en détail.
Quand tu titres cette solution par NaOH, tu commences par détruire les ions H⁺, qui sont en nombre de b-ax, ce qui cause le premier saut de pH, à la suite de l'équation :
OH^- + H⁺ --> H₂O. À la suite de quoi, il reste en solution a mole de Cu²⁺ et ax mole de ions NH₄⁺.

Il faut continuer à ajouter NaOH, pour effectuer un 2ème titrage et donc titrer les ax mole d'ions NH₄⁺, selon l'équation :
NH₄⁺ + OH^- --> NH₃ + H₂O.

Oui mais avant, il va y avoir la réaction Cu²⁺+2 HO^- --> Cu(OH)₂

Cette réaction étant justifiée expérimentalement par observation d'un précipité (enfin je suppose) et une rupture de pente de la courbe pH(v).

La réaction de dosage de NH₄⁺ sera un 3ème titrage.

Mais je le répète : finalement le 2ème titrage n'est pas nécessaire, ou plutôt qu'il n'est nécessaire que si l'un des paramètres a ou b n'est pas connu.

On n'a pas l'énoncé complet du TP, mais il semble bien, à lire entre les lignes, que l'on introduise une masse m de xxx, et que l'on ne connaisse pas la masse molaire (sinon x et y sont "faciles" à trouver).