Titrages de solutions - prof-tc.fr
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Thierry CHAUVET Terminale S - Page 1/13 Sciences Physiques au Lycée Cours Chimie TS Comprendre Titrages de solutions 1- Introduction Titrer, ou doser, une solution, consiste à déterminer la concentration de l'acide ou de la base dans cette solution. On utilise pour cela une solution de base ou un acide de concentration connue appelée solution titrante. La réaction entre l'espèce titrante et l'espèce à titrer doit être totale (ou doit pouvoir être considérée comme totale). On doit donc avoir ΔpK A > 4. 2- Suivi pH-métrique d'une réaction acido-basique 2-1- Principe de la méthode La courbe de titrage pH-métrique est la courbe donnant les variations du pH en fonction du volume V de solution titrante versée. Le relevé des valeurs du pH en fonction du volume de solution titrante versé se fait grâce à l'utilisation d'un pH-mètre préalablement étalonné ou à l'aide d'une sonde pH reliée à un système d'acquisition informatique. 2-2- Allure de la courbe L'allure générale de la courbe de titrage dépend de la nature de la solution à titrer. Si la solution à titrer est une solution acide, la valeur du pH initial est inférieure à 7. La solution titrante sera alors une base. Si la solution à titrer est une solution basique, la valeur du pH initial est supérieure à 7. La solution titrante sera alors un acide. 4,1 pHmètre Burette contenant la solution titrante pH-mètre Bêcher contenant la solution à titrer Agitateur magnétique
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Thierry CHAUVET Terminale S - Page 113 Sciences Physiques au Lyceacutee
Cours
Chimie
TS
Com
prend
re
Titrages de solutions
1- Introduction
Titrer ou doser une solution consiste agrave deacuteterminer la concentration de lacide ou de la base
dans cette solution On utilise pour cela une solution de base ou un acide de concentration
connue appeleacutee solution titrante
La reacuteaction entre lespegravece titrante et lespegravece agrave titrer doit ecirctre totale (ou doit pouvoir ecirctre
consideacutereacutee comme totale) On doit donc avoir ΔpKA gt 4
2- Suivi pH-meacutetrique dune reacuteaction acido-basique
2-1- Principe de la meacutethode
La courbe de titrage pH-meacutetrique est la courbe
donnant les variations du pH en fonction du volume
V de solution titrante verseacutee
Le releveacute des valeurs du pH en fonction du volume
de solution titrante verseacute se fait gracircce agrave
lutilisation dun pH-megravetre preacutealablement eacutetalonneacute
ou agrave laide dune sonde pH relieacutee agrave un systegraveme
dacquisition informatique
2-2- Allure de la courbe
Lallure geacuteneacuterale de la courbe de titrage deacutepend de la nature de la solution agrave titrer
Si la solution agrave titrer est une solution acide la valeur du pH initial est infeacuterieure agrave 7 La
solution titrante sera alors une base
Si la solution agrave titrer est une solution basique la valeur du pH initial est supeacuterieure agrave 7 La
solution titrante sera alors un acide
41 pHmegravetre
Burette contenant la solution titrante
pH-megravetre Becirccher contenant la
solution agrave titrer
Agitateur
magneacutetique
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Titrage dun acide par une base (pH0lt7) Titrage dune base par un acide (pH0gt7)
2-3- Equivalence
Les courbes preacuteceacutedentes font apparaicirctre un point singulier noteacute E et appeleacute point eacutequivalent
A leacutequivalence la quantiteacute de matiegravere de lespegravece agrave titrer et la quantiteacute de matiegravere de
lespegravece titrante ont eacuteteacute meacutelangeacutees et ont reacuteagi dans les proportions stœchiomeacutetriques
Pour un monoacide AH titreacute par une solution contenant des ions hydroxyde HO- on aura
n(HO-)eacutequivalence = n(AH)i
Pour une monobase A- titreacutee par une solution contenant des ions oxonium H3O+ on aura
n(H3O+)eacutequivalence = n(A-)i
Le point eacutequivalent peut ecirctre repeacutereacute par trois meacutethodes
- La meacutethode des tangentes parallegraveles
- La meacutethode de la deacuteriveacutee
- La meacutethode utilisant un indicateur coloreacute
La meacutethode des tangentes parallegraveles est une meacutethode
graphique
On trace de part et dautre du saut de pH deux
tangentes agrave la courbe parallegraveles entre elles
On trace ensuite une droite parallegravele et eacutequidistante aux
deux tangentes qui coupe la courbe deacutevolution du pH au
point eacutequivalent
pH
pH0
0 VE
Point agrave
leacutequivalence
V (mL)
12
14
10
8
6
4
2
pHE
E
pH
pH0
0 VE
Point agrave
leacutequivalence
V (mL)
12
14
10
8
6
4
2
pHE E
pH
pH0
0 VE
V (mL)
12
14
10
8
6
4
2
pHE E
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La meacutethode de la deacuteriveacutee est une meacutethode numeacuterique qui
neacutecessite lutilisation de linformatique et dun tableur
grapheur
Cette meacutethode consiste agrave calculer et tracer la deacuteriveacutee dpH
dV du pH en fonction du volume V de solution titrante
Le volume eacutequivalent correspondant agrave lrsquoextremum de
cette fonction on en deacuteduit le point eacutequivalent
La meacutethode utilisant un indicateur coloreacute est une
meacutethode expeacuterimentale
En geacuteneacuteral on choisit un indicateur coloreacute tel que le point
eacutequivalent se situe dans sa zone de virage
Les volumes V1 et V2 ainsi deacutetermineacutes encadrent la
valeur rechercheacutee du volume agrave leacutequivalence
2-4- pH agrave leacutequivalence
Si on reacutealise le titrage dune solution dacide faible AH par une solution de base forte
repreacutesenteacutee par lion HO- leacutequation de la reacuteaction est
AH + HO- rarr A- + H2O
La reacuteaction eacutetant totale agrave leacutequivalence les espegraveces AH et HO- ont totalement disparues
La solution ne contient alors que la base A- Le pH est donc supeacuterieur agrave 7
Si on reacutealise le titrage dune solution de base faible A- par une solution dacide fort
repreacutesenteacutee par lion H3O+ leacutequation de la reacuteaction est
A- + H3O+ rarr AH- + H2O
La reacuteaction eacutetant totale agrave leacutequivalence les espegraveces A- et H3O+ ont totalement disparues
La solution ne contient alors que lacide AH Le pH est donc infeacuterieur agrave 7
pH
pH0
0 VE
V (mL)
12
14
10
8
6
4
2
pHE
E dpH
dV
pH
pH0
0
VE V (mL)
12
14
10
8
6
4
2
pHE E Zone de
virage
V1 V2
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Si on reacutealise le titrage dune solution dacide fort (ou de base forte) par une solution de
base forte (ou dacide fort) leacutequation de la reacuteaction est
HO- + H3O+ rarr 2H2O
le pH est celui de leau cest-agrave-dire pH=7 agrave 25degC
2-5- Choix dun indicateur coloreacute
On choisit un indicateur coloreacute de telle faccedilon que la deacutetermination du point eacutequivalent soit
la plus preacutecise possible
Il nest pas absolument neacutecessaire que le point eacutequivalent se situe agrave linteacuterieur de la zone de
virage Cela deacutepend de linclinaison du saut de pH Il est donc possible dutiliser un
indicateur tel que le point deacutequivalence se situe agrave lexteacuterieur de cette zone mais proche de
la limite supeacuterieure ou infeacuterieure
3- Dosage dune solution dacide meacutethanoiumlque par une solution de soude
3-1- Donneacutees et montage
Le beacutecher contient un volume Va=20mL drsquoacide
meacutethanoiumlque de concentration Ca=0015molL-1
La burette gradueacutee contient de la soude de
concentration Cb=0020molL-1
Le pH-megravetre preacutealablement eacutetalonneacute permet de
suivre leacutevolution du pH de la solution apregraves chaque
ajout drsquohydroxyde de sodium
3-2- Mesures et traceacute du graphe repreacutesentant leacutevolution du pH
On verse progressivement la soude et apregraves chaque ajout on mesure le pH
A la tempeacuterature de 25degC on obtient les reacutesultats suivant
Vb (mL) 0 4 8 10 12 14 145 15 155 16 18 20 24 26 30
pH 29 36 39 41 45 5 58 78 10 11 113 114 115 116 117
41 pHmegravetre
Burette contenant la
solution titrante (hydroxyde de sodium)
pH-megravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide meacutethanoiumlque)
Agitateur
magneacutetique
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On reporte ces reacutesultats dans un tableur grapheur pour obtenir le graphique suivant
3-3- Etude de la reacuteaction
Sans tenir compte des ions spectateurs lrsquoeacutequation de la reacuteaction srsquoeacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Pour veacuterifier que cette reacuteaction est totale on peut eacutetablir le tableau davancement de la
reacuteaction lorsquon a verseacute un volume Vb=10mL de soude ce qui correspond agrave un pH de la
solution de 41
Equation HCOOH(aq)+ HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Etat initial
(mol)
Avancement
0 03010-3 02010-3 0 Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x 03010-3-x 02010-3-x x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xf02010-3
01010-3 3710-11 02010-3 Excegraves
Etat Maximum
(mol)
Avancement xmax=02010-3
01010-3 0 02010-3 Excegraves
A leacutetat initial on a
n(HCOOH)i = CaVa = 0015times0020 = 03010-3mol
n(HO-)i = CbVb = 0020times0010 = 02010-3mol
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Vb (mL)
pH
pHeacuteq=78
Courbe dpH
dVb
Vbeacuteq=15mL
Point agrave
leacutequivalence
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Le reacuteactif limitant eacutetant HO- on aura donc
xmax = 02010-3mol
A leacutetat final le pH mesureacute vaut pHf = 41 On a donc
[H3O+]f = 10-41 = 7910-5molL-1
A 25degC le produit ionique de leau seacutecrit
[H3O+]f [OH-]f = 10-14
Ce qui donne pour [OH-]f
[OH-]f = 10-14
10-41 = 10-99 = 12510-10molL-1
Le volume final eacutetant Vf = 20 + 10 = 30mL on en deacuteduit
n(HO-)f = [OH-]f Vf = 10-99 times 0030 = 3710-11mol
Le tableau davancement permet de deacuteterminer la valeur de lavancement final xf
xf 02010-3mol
Le taux davancement final de la reacuteaction est
= xf
xmax =
02010-3
02010-3 = 1
La reacuteaction est totale Cela se confirmerait apregraves chaque ajout de soude
3-4- Volume de soude verseacute agrave leacutequivalence
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont tous deux inteacutegralement consommeacutes
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Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant HO-)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute HCOOH)
On aura agrave leacutequivalence
neacuteq(soude ajouteacutee) = ninitial(acide meacutethanoiumlque)
Dougrave la relation
CbVbeacuteq = CaVa
On en deacuteduit le volume de soude Vbeacuteq verseacute agrave leacutequivalence
Vbeacuteq = CaVa
Cb =
0015 times 0020
0020 = 0015L = 15mL
3-5- Etude de la courbe au point deacutequivalence
La courbe de dosage preacutesente 3 parties distinctes suivant la valeur de Vb
- Pour Vb variant de 0mL agrave 13mL le pH varie peu Lorsque Vb croit le reacuteactif
limitant reste OH- le reacuteactif en excegraves HCOOH impose un pH infeacuterieur agrave 7 mais
le milieu est de moins en moins acide
- Pour Vb variant de 13mL agrave 17mL on observe une brusque variation de pH Pour
Vbeacuteq = 15mL il y a un point dinflexion donc la courbe change de concaviteacute
- Pour Vb supeacuterieur agrave 17mL le pH augmente lentement vers la valeur pH = 123
(correspondant au pH de la solution de soude ajouteacutee) Le reacuteactif limitant est H3O+
le reacuteactif en excegraves est OH- Le milieu est de plus en plus basique
3-6- Repeacuterage du point deacutequivalence
La connaissance de Vbeacuteq = 15mL permet de placer sur la courbe le point deacutequivalence
deacutefini ci-dessus
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Ce repeacuterage peut se faire de trois faccedilons
- En utilisant la meacutethode de la deacuteriveacutee
- En utilisant la meacutethode des tangentes parallegraveles
- En utilisant un indicateur coloreacute tel que le bleu de bromothymol dont la zone de virage
est comprise entre 6 et 78 (limite supeacuterieure)
3-7- Etude du pH agrave leacutequivalence
A leacutequivalence la valeur pHeacuteq du pH est supeacuterieure agrave 7 donc la solution est basique
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Elle montre quagrave leacutequivalence on trouve dans la solution aqueuse deux types dions
majoritaires les ions sodium Na+ (passifs) et les ions meacutethanoate HCOO- (basiques)
Par conseacutequent agrave leacutequivalence la solution est basique et le leacutegegraverement supeacuterieur agrave 7 comme
le montre le graphique repreacutesentant la courbe de titrage
4- Dosage dune solution dammoniaque par une solution dacide
chlorhydrique
4-1- Expeacuterience
Toute la manipulation est reacutealiseacutee agrave 25degC
Dans un beacutecher on introduit un volume Vb = 20mL dune solution S dammoniaque de
concentration inconnue Cb puis agrave la burette on ajoute progressivement une solution dacide
chlorhydrique de concentration Ca = 010molL-1
On donne agrave 25degC
pKA1 = pKA(H3O+H2O) = 00
pKA2 = pKA(NH4+NH3) = 92
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Un tableur grapheur scientifique permet de tracer les courbes repreacutesentant leacutevolution du
pH et de la valeur absolue de sa deacuteriveacutee dpH
dVa
4-2- Equation de la reacuteaction
Les deux demi eacutequations des reacuteactions et leur constante daciditeacute seacutecrivent
H3O+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + H2O(liq) KA1 = [H3O+]
[H3O+]
NH4+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + NH3(aq) KA2 = [H3O+] [NH3]
[NH4+]
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
4-3- Constante K associeacutee agrave cette reacuteaction
La constante deacutequilibre associeacutee agrave cette reacuteaction seacutecrit
K = [NH4
+]
[H3O+] [NH3] =
[NH4+]
[H3O+] [NH3]
[H3O+]
[H3O+] =
KA1
KA2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Va (mL)
pH
pHeacuteq=51
Courbe dpH
dVa
Point agrave
leacutequivalence
Vaeacuteq=20mL
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On en deacuteduit sa valeur
K = 10-00
10-92 = 1092
Cette valeur eacuteleveacutee de K ne suffit pas pour affirmer que la reacuteaction est totale En effet le
taux davancement de la reacuteaction deacutepend de K mais aussi des conditions initiales Ici on
admet quapregraves chaque ajout dacide la reacuteaction est totale pour le reacuteactif limitant (agrave
leacutequivalence elle est totale pour les deux reacuteactifs)
4-4- Volume dacide verseacute agrave lrsquoeacutequivalence
En ce point eacutequivalent la courbe dpH
dVa repreacutesentant leacutevolution de la deacuteriveacutee du pH par
rapport au volume Va passe par un extremum dont les coordonneacutees sont
Vaeacuteq = 20mL pHeacuteq = 51
4-5- Concentration Cb de la solution drsquoammoniac
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont donc tous deux inteacutegralement consommeacutes
Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant H3O+)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute NH3)
A leacutequivalence on a donc
neacuteq(acide ajouteacute) = ni(ammoniaque)
Dougrave la relation
CaVaeacuteq = CbVb
On en deacuteduit la concentration Cb de la solution dammoniaque
Cb = CaVaeacuteq
Vb =
010 times 0020
0020 = 010molL-1
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4-6- Aciditeacute de la solution agrave lrsquoeacutequivalence
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
Cette eacutequation montre quagrave leacutequivalence les ions ammonium NH4+ acides sont majoritaires
(avec les ions chlorure Cl- qui sont passifs) Par conseacutequent agrave leacutequivalence la valeur du pH
est infeacuterieur agrave 7 comme le montre le graphique preacuteceacutedent
4-7- Utilisation dun indicateur coloreacute
On se propose de deacuteterminer parmi les indicateurs coloreacutes proposeacutes ci-dessous celui qui
conviendrait le mieux si ce titrage pH-meacutetrique eacutetait remplaceacute par un titrage colorimeacutetrique
- Pheacutenolphtaleine (zone de virage 81 - 98)
- Heacutelianthine (zone de virage 32 - 44)
- Rouge de meacutethyle (zone de virage 42 - 62)
Un indicateur coloreacute convient pour un dosage acido-basique si sa zone de virage contient le
pH du point drsquoeacutequivalence E
Dans notre cas on a agrave leacutequivalence pHeacuteq = 51 Le rouge de meacutethyle dont la zone de virage
est comprise entre 42 et 62 est donc lindicateur coloreacute qui conviendrait le mieux
5- Suivi conductimeacutetrique dune reacuteaction acido-basique
Techniquement le dosage conductimeacutetrique est
utiliseacute quand drsquoautres meacutethodes nrsquoy parviennent
pas ou lorsque les reacutesultats obtenus sont
difficilement exploitables
Consideacuterons le dosage dun volume Va dune
solution dacide chlorhydrique de concentration
Ca par une solution dhydroxyde de sodium Cb
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
(H3O+ + Cl-)(aq) + (Na+ + HO-)(aq) = 2H2O(l) + (Na+ + Cl-)(aq)
Burette contenant la
solution titrante
(hydroxyde de sodium)
Conductimegravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide chlorhydrique)
Agitateur
magneacutetique 875 (mScm)
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Soit en supprimant les ions spectateurs
H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l)
Afin que la variation de la conductiviteacute ne soit due quagrave la variation du nombre dions de
chaque espegravece et non agrave la dilution il faut que le volume du meacutelange soit quasi constant malgreacute
les ajouts de solution de soude
Pour cela le volume initial Va dacide doit ecirctre important et la concentration Cb de la
solution de soude ajouteacutee doit ecirctre nettement supeacuterieure agrave la concentration Ca de lacide
chlorhydrique
La courbe repreacutesentant la variation de la
conductiviteacute en fonction du volume Vb
de base ajouteacutee montre deux parties
lineacuteaires dont lintersection a pour
abscisse le volume Vbeacuteq de soude verseacute agrave
leacutequivalence
La concentration de la solution dacide
chlorhydrique est donneacutee par la relation
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
Lallure de cette courbe est facile agrave interpreacuteter et comprendre
Le beacutecher contient initialement des ions H3O+ et Cl-
Apregraves un ajout de soude avant leacutequivalence on a agrave volume quasi constant une diminution
des ions H3O+de grande conductiviteacute une augmentation eacutequivalente des ions Na+ de
moindre conductiviteacute et un nombre inchangeacute dions Cl- La conductiviteacute diminue donc
A leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ est devenue nulle
Ces ions H3O+ de grande conductiviteacute ont eacuteteacute remplaceacutes par des ions Na+ de moindre
conductiviteacute Le nombre dions Cl- est inchangeacute La conductiviteacute atteint son minimum
Apregraves leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ reste nulle
Vb (mL)
Vbeacuteq
(mScm-1)
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Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
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Titrage dun acide par une base (pH0lt7) Titrage dune base par un acide (pH0gt7)
2-3- Equivalence
Les courbes preacuteceacutedentes font apparaicirctre un point singulier noteacute E et appeleacute point eacutequivalent
A leacutequivalence la quantiteacute de matiegravere de lespegravece agrave titrer et la quantiteacute de matiegravere de
lespegravece titrante ont eacuteteacute meacutelangeacutees et ont reacuteagi dans les proportions stœchiomeacutetriques
Pour un monoacide AH titreacute par une solution contenant des ions hydroxyde HO- on aura
n(HO-)eacutequivalence = n(AH)i
Pour une monobase A- titreacutee par une solution contenant des ions oxonium H3O+ on aura
n(H3O+)eacutequivalence = n(A-)i
Le point eacutequivalent peut ecirctre repeacutereacute par trois meacutethodes
- La meacutethode des tangentes parallegraveles
- La meacutethode de la deacuteriveacutee
- La meacutethode utilisant un indicateur coloreacute
La meacutethode des tangentes parallegraveles est une meacutethode
graphique
On trace de part et dautre du saut de pH deux
tangentes agrave la courbe parallegraveles entre elles
On trace ensuite une droite parallegravele et eacutequidistante aux
deux tangentes qui coupe la courbe deacutevolution du pH au
point eacutequivalent
pH
pH0
0 VE
Point agrave
leacutequivalence
V (mL)
12
14
10
8
6
4
2
pHE
E
pH
pH0
0 VE
Point agrave
leacutequivalence
V (mL)
12
14
10
8
6
4
2
pHE E
pH
pH0
0 VE
V (mL)
12
14
10
8
6
4
2
pHE E
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La meacutethode de la deacuteriveacutee est une meacutethode numeacuterique qui
neacutecessite lutilisation de linformatique et dun tableur
grapheur
Cette meacutethode consiste agrave calculer et tracer la deacuteriveacutee dpH
dV du pH en fonction du volume V de solution titrante
Le volume eacutequivalent correspondant agrave lrsquoextremum de
cette fonction on en deacuteduit le point eacutequivalent
La meacutethode utilisant un indicateur coloreacute est une
meacutethode expeacuterimentale
En geacuteneacuteral on choisit un indicateur coloreacute tel que le point
eacutequivalent se situe dans sa zone de virage
Les volumes V1 et V2 ainsi deacutetermineacutes encadrent la
valeur rechercheacutee du volume agrave leacutequivalence
2-4- pH agrave leacutequivalence
Si on reacutealise le titrage dune solution dacide faible AH par une solution de base forte
repreacutesenteacutee par lion HO- leacutequation de la reacuteaction est
AH + HO- rarr A- + H2O
La reacuteaction eacutetant totale agrave leacutequivalence les espegraveces AH et HO- ont totalement disparues
La solution ne contient alors que la base A- Le pH est donc supeacuterieur agrave 7
Si on reacutealise le titrage dune solution de base faible A- par une solution dacide fort
repreacutesenteacutee par lion H3O+ leacutequation de la reacuteaction est
A- + H3O+ rarr AH- + H2O
La reacuteaction eacutetant totale agrave leacutequivalence les espegraveces A- et H3O+ ont totalement disparues
La solution ne contient alors que lacide AH Le pH est donc infeacuterieur agrave 7
pH
pH0
0 VE
V (mL)
12
14
10
8
6
4
2
pHE
E dpH
dV
pH
pH0
0
VE V (mL)
12
14
10
8
6
4
2
pHE E Zone de
virage
V1 V2
Thierry CHAUVET Terminale S - Page 413 Sciences Physiques au Lyceacutee
Si on reacutealise le titrage dune solution dacide fort (ou de base forte) par une solution de
base forte (ou dacide fort) leacutequation de la reacuteaction est
HO- + H3O+ rarr 2H2O
le pH est celui de leau cest-agrave-dire pH=7 agrave 25degC
2-5- Choix dun indicateur coloreacute
On choisit un indicateur coloreacute de telle faccedilon que la deacutetermination du point eacutequivalent soit
la plus preacutecise possible
Il nest pas absolument neacutecessaire que le point eacutequivalent se situe agrave linteacuterieur de la zone de
virage Cela deacutepend de linclinaison du saut de pH Il est donc possible dutiliser un
indicateur tel que le point deacutequivalence se situe agrave lexteacuterieur de cette zone mais proche de
la limite supeacuterieure ou infeacuterieure
3- Dosage dune solution dacide meacutethanoiumlque par une solution de soude
3-1- Donneacutees et montage
Le beacutecher contient un volume Va=20mL drsquoacide
meacutethanoiumlque de concentration Ca=0015molL-1
La burette gradueacutee contient de la soude de
concentration Cb=0020molL-1
Le pH-megravetre preacutealablement eacutetalonneacute permet de
suivre leacutevolution du pH de la solution apregraves chaque
ajout drsquohydroxyde de sodium
3-2- Mesures et traceacute du graphe repreacutesentant leacutevolution du pH
On verse progressivement la soude et apregraves chaque ajout on mesure le pH
A la tempeacuterature de 25degC on obtient les reacutesultats suivant
Vb (mL) 0 4 8 10 12 14 145 15 155 16 18 20 24 26 30
pH 29 36 39 41 45 5 58 78 10 11 113 114 115 116 117
41 pHmegravetre
Burette contenant la
solution titrante (hydroxyde de sodium)
pH-megravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide meacutethanoiumlque)
Agitateur
magneacutetique
Thierry CHAUVET Terminale S - Page 513 Sciences Physiques au Lyceacutee
On reporte ces reacutesultats dans un tableur grapheur pour obtenir le graphique suivant
3-3- Etude de la reacuteaction
Sans tenir compte des ions spectateurs lrsquoeacutequation de la reacuteaction srsquoeacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Pour veacuterifier que cette reacuteaction est totale on peut eacutetablir le tableau davancement de la
reacuteaction lorsquon a verseacute un volume Vb=10mL de soude ce qui correspond agrave un pH de la
solution de 41
Equation HCOOH(aq)+ HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Etat initial
(mol)
Avancement
0 03010-3 02010-3 0 Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x 03010-3-x 02010-3-x x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xf02010-3
01010-3 3710-11 02010-3 Excegraves
Etat Maximum
(mol)
Avancement xmax=02010-3
01010-3 0 02010-3 Excegraves
A leacutetat initial on a
n(HCOOH)i = CaVa = 0015times0020 = 03010-3mol
n(HO-)i = CbVb = 0020times0010 = 02010-3mol
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Vb (mL)
pH
pHeacuteq=78
Courbe dpH
dVb
Vbeacuteq=15mL
Point agrave
leacutequivalence
Thierry CHAUVET Terminale S - Page 613 Sciences Physiques au Lyceacutee
Le reacuteactif limitant eacutetant HO- on aura donc
xmax = 02010-3mol
A leacutetat final le pH mesureacute vaut pHf = 41 On a donc
[H3O+]f = 10-41 = 7910-5molL-1
A 25degC le produit ionique de leau seacutecrit
[H3O+]f [OH-]f = 10-14
Ce qui donne pour [OH-]f
[OH-]f = 10-14
10-41 = 10-99 = 12510-10molL-1
Le volume final eacutetant Vf = 20 + 10 = 30mL on en deacuteduit
n(HO-)f = [OH-]f Vf = 10-99 times 0030 = 3710-11mol
Le tableau davancement permet de deacuteterminer la valeur de lavancement final xf
xf 02010-3mol
Le taux davancement final de la reacuteaction est
= xf
xmax =
02010-3
02010-3 = 1
La reacuteaction est totale Cela se confirmerait apregraves chaque ajout de soude
3-4- Volume de soude verseacute agrave leacutequivalence
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont tous deux inteacutegralement consommeacutes
Thierry CHAUVET Terminale S - Page 713 Sciences Physiques au Lyceacutee
Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant HO-)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute HCOOH)
On aura agrave leacutequivalence
neacuteq(soude ajouteacutee) = ninitial(acide meacutethanoiumlque)
Dougrave la relation
CbVbeacuteq = CaVa
On en deacuteduit le volume de soude Vbeacuteq verseacute agrave leacutequivalence
Vbeacuteq = CaVa
Cb =
0015 times 0020
0020 = 0015L = 15mL
3-5- Etude de la courbe au point deacutequivalence
La courbe de dosage preacutesente 3 parties distinctes suivant la valeur de Vb
- Pour Vb variant de 0mL agrave 13mL le pH varie peu Lorsque Vb croit le reacuteactif
limitant reste OH- le reacuteactif en excegraves HCOOH impose un pH infeacuterieur agrave 7 mais
le milieu est de moins en moins acide
- Pour Vb variant de 13mL agrave 17mL on observe une brusque variation de pH Pour
Vbeacuteq = 15mL il y a un point dinflexion donc la courbe change de concaviteacute
- Pour Vb supeacuterieur agrave 17mL le pH augmente lentement vers la valeur pH = 123
(correspondant au pH de la solution de soude ajouteacutee) Le reacuteactif limitant est H3O+
le reacuteactif en excegraves est OH- Le milieu est de plus en plus basique
3-6- Repeacuterage du point deacutequivalence
La connaissance de Vbeacuteq = 15mL permet de placer sur la courbe le point deacutequivalence
deacutefini ci-dessus
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Ce repeacuterage peut se faire de trois faccedilons
- En utilisant la meacutethode de la deacuteriveacutee
- En utilisant la meacutethode des tangentes parallegraveles
- En utilisant un indicateur coloreacute tel que le bleu de bromothymol dont la zone de virage
est comprise entre 6 et 78 (limite supeacuterieure)
3-7- Etude du pH agrave leacutequivalence
A leacutequivalence la valeur pHeacuteq du pH est supeacuterieure agrave 7 donc la solution est basique
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Elle montre quagrave leacutequivalence on trouve dans la solution aqueuse deux types dions
majoritaires les ions sodium Na+ (passifs) et les ions meacutethanoate HCOO- (basiques)
Par conseacutequent agrave leacutequivalence la solution est basique et le leacutegegraverement supeacuterieur agrave 7 comme
le montre le graphique repreacutesentant la courbe de titrage
4- Dosage dune solution dammoniaque par une solution dacide
chlorhydrique
4-1- Expeacuterience
Toute la manipulation est reacutealiseacutee agrave 25degC
Dans un beacutecher on introduit un volume Vb = 20mL dune solution S dammoniaque de
concentration inconnue Cb puis agrave la burette on ajoute progressivement une solution dacide
chlorhydrique de concentration Ca = 010molL-1
On donne agrave 25degC
pKA1 = pKA(H3O+H2O) = 00
pKA2 = pKA(NH4+NH3) = 92
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Un tableur grapheur scientifique permet de tracer les courbes repreacutesentant leacutevolution du
pH et de la valeur absolue de sa deacuteriveacutee dpH
dVa
4-2- Equation de la reacuteaction
Les deux demi eacutequations des reacuteactions et leur constante daciditeacute seacutecrivent
H3O+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + H2O(liq) KA1 = [H3O+]
[H3O+]
NH4+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + NH3(aq) KA2 = [H3O+] [NH3]
[NH4+]
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
4-3- Constante K associeacutee agrave cette reacuteaction
La constante deacutequilibre associeacutee agrave cette reacuteaction seacutecrit
K = [NH4
+]
[H3O+] [NH3] =
[NH4+]
[H3O+] [NH3]
[H3O+]
[H3O+] =
KA1
KA2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Va (mL)
pH
pHeacuteq=51
Courbe dpH
dVa
Point agrave
leacutequivalence
Vaeacuteq=20mL
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On en deacuteduit sa valeur
K = 10-00
10-92 = 1092
Cette valeur eacuteleveacutee de K ne suffit pas pour affirmer que la reacuteaction est totale En effet le
taux davancement de la reacuteaction deacutepend de K mais aussi des conditions initiales Ici on
admet quapregraves chaque ajout dacide la reacuteaction est totale pour le reacuteactif limitant (agrave
leacutequivalence elle est totale pour les deux reacuteactifs)
4-4- Volume dacide verseacute agrave lrsquoeacutequivalence
En ce point eacutequivalent la courbe dpH
dVa repreacutesentant leacutevolution de la deacuteriveacutee du pH par
rapport au volume Va passe par un extremum dont les coordonneacutees sont
Vaeacuteq = 20mL pHeacuteq = 51
4-5- Concentration Cb de la solution drsquoammoniac
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont donc tous deux inteacutegralement consommeacutes
Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant H3O+)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute NH3)
A leacutequivalence on a donc
neacuteq(acide ajouteacute) = ni(ammoniaque)
Dougrave la relation
CaVaeacuteq = CbVb
On en deacuteduit la concentration Cb de la solution dammoniaque
Cb = CaVaeacuteq
Vb =
010 times 0020
0020 = 010molL-1
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4-6- Aciditeacute de la solution agrave lrsquoeacutequivalence
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
Cette eacutequation montre quagrave leacutequivalence les ions ammonium NH4+ acides sont majoritaires
(avec les ions chlorure Cl- qui sont passifs) Par conseacutequent agrave leacutequivalence la valeur du pH
est infeacuterieur agrave 7 comme le montre le graphique preacuteceacutedent
4-7- Utilisation dun indicateur coloreacute
On se propose de deacuteterminer parmi les indicateurs coloreacutes proposeacutes ci-dessous celui qui
conviendrait le mieux si ce titrage pH-meacutetrique eacutetait remplaceacute par un titrage colorimeacutetrique
- Pheacutenolphtaleine (zone de virage 81 - 98)
- Heacutelianthine (zone de virage 32 - 44)
- Rouge de meacutethyle (zone de virage 42 - 62)
Un indicateur coloreacute convient pour un dosage acido-basique si sa zone de virage contient le
pH du point drsquoeacutequivalence E
Dans notre cas on a agrave leacutequivalence pHeacuteq = 51 Le rouge de meacutethyle dont la zone de virage
est comprise entre 42 et 62 est donc lindicateur coloreacute qui conviendrait le mieux
5- Suivi conductimeacutetrique dune reacuteaction acido-basique
Techniquement le dosage conductimeacutetrique est
utiliseacute quand drsquoautres meacutethodes nrsquoy parviennent
pas ou lorsque les reacutesultats obtenus sont
difficilement exploitables
Consideacuterons le dosage dun volume Va dune
solution dacide chlorhydrique de concentration
Ca par une solution dhydroxyde de sodium Cb
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
(H3O+ + Cl-)(aq) + (Na+ + HO-)(aq) = 2H2O(l) + (Na+ + Cl-)(aq)
Burette contenant la
solution titrante
(hydroxyde de sodium)
Conductimegravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide chlorhydrique)
Agitateur
magneacutetique 875 (mScm)
Thierry CHAUVET Terminale S - Page 1213 Sciences Physiques au Lyceacutee
Soit en supprimant les ions spectateurs
H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l)
Afin que la variation de la conductiviteacute ne soit due quagrave la variation du nombre dions de
chaque espegravece et non agrave la dilution il faut que le volume du meacutelange soit quasi constant malgreacute
les ajouts de solution de soude
Pour cela le volume initial Va dacide doit ecirctre important et la concentration Cb de la
solution de soude ajouteacutee doit ecirctre nettement supeacuterieure agrave la concentration Ca de lacide
chlorhydrique
La courbe repreacutesentant la variation de la
conductiviteacute en fonction du volume Vb
de base ajouteacutee montre deux parties
lineacuteaires dont lintersection a pour
abscisse le volume Vbeacuteq de soude verseacute agrave
leacutequivalence
La concentration de la solution dacide
chlorhydrique est donneacutee par la relation
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
Lallure de cette courbe est facile agrave interpreacuteter et comprendre
Le beacutecher contient initialement des ions H3O+ et Cl-
Apregraves un ajout de soude avant leacutequivalence on a agrave volume quasi constant une diminution
des ions H3O+de grande conductiviteacute une augmentation eacutequivalente des ions Na+ de
moindre conductiviteacute et un nombre inchangeacute dions Cl- La conductiviteacute diminue donc
A leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ est devenue nulle
Ces ions H3O+ de grande conductiviteacute ont eacuteteacute remplaceacutes par des ions Na+ de moindre
conductiviteacute Le nombre dions Cl- est inchangeacute La conductiviteacute atteint son minimum
Apregraves leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ reste nulle
Vb (mL)
Vbeacuteq
(mScm-1)
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Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
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La meacutethode de la deacuteriveacutee est une meacutethode numeacuterique qui
neacutecessite lutilisation de linformatique et dun tableur
grapheur
Cette meacutethode consiste agrave calculer et tracer la deacuteriveacutee dpH
dV du pH en fonction du volume V de solution titrante
Le volume eacutequivalent correspondant agrave lrsquoextremum de
cette fonction on en deacuteduit le point eacutequivalent
La meacutethode utilisant un indicateur coloreacute est une
meacutethode expeacuterimentale
En geacuteneacuteral on choisit un indicateur coloreacute tel que le point
eacutequivalent se situe dans sa zone de virage
Les volumes V1 et V2 ainsi deacutetermineacutes encadrent la
valeur rechercheacutee du volume agrave leacutequivalence
2-4- pH agrave leacutequivalence
Si on reacutealise le titrage dune solution dacide faible AH par une solution de base forte
repreacutesenteacutee par lion HO- leacutequation de la reacuteaction est
AH + HO- rarr A- + H2O
La reacuteaction eacutetant totale agrave leacutequivalence les espegraveces AH et HO- ont totalement disparues
La solution ne contient alors que la base A- Le pH est donc supeacuterieur agrave 7
Si on reacutealise le titrage dune solution de base faible A- par une solution dacide fort
repreacutesenteacutee par lion H3O+ leacutequation de la reacuteaction est
A- + H3O+ rarr AH- + H2O
La reacuteaction eacutetant totale agrave leacutequivalence les espegraveces A- et H3O+ ont totalement disparues
La solution ne contient alors que lacide AH Le pH est donc infeacuterieur agrave 7
pH
pH0
0 VE
V (mL)
12
14
10
8
6
4
2
pHE
E dpH
dV
pH
pH0
0
VE V (mL)
12
14
10
8
6
4
2
pHE E Zone de
virage
V1 V2
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Si on reacutealise le titrage dune solution dacide fort (ou de base forte) par une solution de
base forte (ou dacide fort) leacutequation de la reacuteaction est
HO- + H3O+ rarr 2H2O
le pH est celui de leau cest-agrave-dire pH=7 agrave 25degC
2-5- Choix dun indicateur coloreacute
On choisit un indicateur coloreacute de telle faccedilon que la deacutetermination du point eacutequivalent soit
la plus preacutecise possible
Il nest pas absolument neacutecessaire que le point eacutequivalent se situe agrave linteacuterieur de la zone de
virage Cela deacutepend de linclinaison du saut de pH Il est donc possible dutiliser un
indicateur tel que le point deacutequivalence se situe agrave lexteacuterieur de cette zone mais proche de
la limite supeacuterieure ou infeacuterieure
3- Dosage dune solution dacide meacutethanoiumlque par une solution de soude
3-1- Donneacutees et montage
Le beacutecher contient un volume Va=20mL drsquoacide
meacutethanoiumlque de concentration Ca=0015molL-1
La burette gradueacutee contient de la soude de
concentration Cb=0020molL-1
Le pH-megravetre preacutealablement eacutetalonneacute permet de
suivre leacutevolution du pH de la solution apregraves chaque
ajout drsquohydroxyde de sodium
3-2- Mesures et traceacute du graphe repreacutesentant leacutevolution du pH
On verse progressivement la soude et apregraves chaque ajout on mesure le pH
A la tempeacuterature de 25degC on obtient les reacutesultats suivant
Vb (mL) 0 4 8 10 12 14 145 15 155 16 18 20 24 26 30
pH 29 36 39 41 45 5 58 78 10 11 113 114 115 116 117
41 pHmegravetre
Burette contenant la
solution titrante (hydroxyde de sodium)
pH-megravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide meacutethanoiumlque)
Agitateur
magneacutetique
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On reporte ces reacutesultats dans un tableur grapheur pour obtenir le graphique suivant
3-3- Etude de la reacuteaction
Sans tenir compte des ions spectateurs lrsquoeacutequation de la reacuteaction srsquoeacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Pour veacuterifier que cette reacuteaction est totale on peut eacutetablir le tableau davancement de la
reacuteaction lorsquon a verseacute un volume Vb=10mL de soude ce qui correspond agrave un pH de la
solution de 41
Equation HCOOH(aq)+ HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Etat initial
(mol)
Avancement
0 03010-3 02010-3 0 Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x 03010-3-x 02010-3-x x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xf02010-3
01010-3 3710-11 02010-3 Excegraves
Etat Maximum
(mol)
Avancement xmax=02010-3
01010-3 0 02010-3 Excegraves
A leacutetat initial on a
n(HCOOH)i = CaVa = 0015times0020 = 03010-3mol
n(HO-)i = CbVb = 0020times0010 = 02010-3mol
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Vb (mL)
pH
pHeacuteq=78
Courbe dpH
dVb
Vbeacuteq=15mL
Point agrave
leacutequivalence
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Le reacuteactif limitant eacutetant HO- on aura donc
xmax = 02010-3mol
A leacutetat final le pH mesureacute vaut pHf = 41 On a donc
[H3O+]f = 10-41 = 7910-5molL-1
A 25degC le produit ionique de leau seacutecrit
[H3O+]f [OH-]f = 10-14
Ce qui donne pour [OH-]f
[OH-]f = 10-14
10-41 = 10-99 = 12510-10molL-1
Le volume final eacutetant Vf = 20 + 10 = 30mL on en deacuteduit
n(HO-)f = [OH-]f Vf = 10-99 times 0030 = 3710-11mol
Le tableau davancement permet de deacuteterminer la valeur de lavancement final xf
xf 02010-3mol
Le taux davancement final de la reacuteaction est
= xf
xmax =
02010-3
02010-3 = 1
La reacuteaction est totale Cela se confirmerait apregraves chaque ajout de soude
3-4- Volume de soude verseacute agrave leacutequivalence
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont tous deux inteacutegralement consommeacutes
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Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant HO-)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute HCOOH)
On aura agrave leacutequivalence
neacuteq(soude ajouteacutee) = ninitial(acide meacutethanoiumlque)
Dougrave la relation
CbVbeacuteq = CaVa
On en deacuteduit le volume de soude Vbeacuteq verseacute agrave leacutequivalence
Vbeacuteq = CaVa
Cb =
0015 times 0020
0020 = 0015L = 15mL
3-5- Etude de la courbe au point deacutequivalence
La courbe de dosage preacutesente 3 parties distinctes suivant la valeur de Vb
- Pour Vb variant de 0mL agrave 13mL le pH varie peu Lorsque Vb croit le reacuteactif
limitant reste OH- le reacuteactif en excegraves HCOOH impose un pH infeacuterieur agrave 7 mais
le milieu est de moins en moins acide
- Pour Vb variant de 13mL agrave 17mL on observe une brusque variation de pH Pour
Vbeacuteq = 15mL il y a un point dinflexion donc la courbe change de concaviteacute
- Pour Vb supeacuterieur agrave 17mL le pH augmente lentement vers la valeur pH = 123
(correspondant au pH de la solution de soude ajouteacutee) Le reacuteactif limitant est H3O+
le reacuteactif en excegraves est OH- Le milieu est de plus en plus basique
3-6- Repeacuterage du point deacutequivalence
La connaissance de Vbeacuteq = 15mL permet de placer sur la courbe le point deacutequivalence
deacutefini ci-dessus
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Ce repeacuterage peut se faire de trois faccedilons
- En utilisant la meacutethode de la deacuteriveacutee
- En utilisant la meacutethode des tangentes parallegraveles
- En utilisant un indicateur coloreacute tel que le bleu de bromothymol dont la zone de virage
est comprise entre 6 et 78 (limite supeacuterieure)
3-7- Etude du pH agrave leacutequivalence
A leacutequivalence la valeur pHeacuteq du pH est supeacuterieure agrave 7 donc la solution est basique
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Elle montre quagrave leacutequivalence on trouve dans la solution aqueuse deux types dions
majoritaires les ions sodium Na+ (passifs) et les ions meacutethanoate HCOO- (basiques)
Par conseacutequent agrave leacutequivalence la solution est basique et le leacutegegraverement supeacuterieur agrave 7 comme
le montre le graphique repreacutesentant la courbe de titrage
4- Dosage dune solution dammoniaque par une solution dacide
chlorhydrique
4-1- Expeacuterience
Toute la manipulation est reacutealiseacutee agrave 25degC
Dans un beacutecher on introduit un volume Vb = 20mL dune solution S dammoniaque de
concentration inconnue Cb puis agrave la burette on ajoute progressivement une solution dacide
chlorhydrique de concentration Ca = 010molL-1
On donne agrave 25degC
pKA1 = pKA(H3O+H2O) = 00
pKA2 = pKA(NH4+NH3) = 92
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Un tableur grapheur scientifique permet de tracer les courbes repreacutesentant leacutevolution du
pH et de la valeur absolue de sa deacuteriveacutee dpH
dVa
4-2- Equation de la reacuteaction
Les deux demi eacutequations des reacuteactions et leur constante daciditeacute seacutecrivent
H3O+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + H2O(liq) KA1 = [H3O+]
[H3O+]
NH4+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + NH3(aq) KA2 = [H3O+] [NH3]
[NH4+]
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
4-3- Constante K associeacutee agrave cette reacuteaction
La constante deacutequilibre associeacutee agrave cette reacuteaction seacutecrit
K = [NH4
+]
[H3O+] [NH3] =
[NH4+]
[H3O+] [NH3]
[H3O+]
[H3O+] =
KA1
KA2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Va (mL)
pH
pHeacuteq=51
Courbe dpH
dVa
Point agrave
leacutequivalence
Vaeacuteq=20mL
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On en deacuteduit sa valeur
K = 10-00
10-92 = 1092
Cette valeur eacuteleveacutee de K ne suffit pas pour affirmer que la reacuteaction est totale En effet le
taux davancement de la reacuteaction deacutepend de K mais aussi des conditions initiales Ici on
admet quapregraves chaque ajout dacide la reacuteaction est totale pour le reacuteactif limitant (agrave
leacutequivalence elle est totale pour les deux reacuteactifs)
4-4- Volume dacide verseacute agrave lrsquoeacutequivalence
En ce point eacutequivalent la courbe dpH
dVa repreacutesentant leacutevolution de la deacuteriveacutee du pH par
rapport au volume Va passe par un extremum dont les coordonneacutees sont
Vaeacuteq = 20mL pHeacuteq = 51
4-5- Concentration Cb de la solution drsquoammoniac
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont donc tous deux inteacutegralement consommeacutes
Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant H3O+)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute NH3)
A leacutequivalence on a donc
neacuteq(acide ajouteacute) = ni(ammoniaque)
Dougrave la relation
CaVaeacuteq = CbVb
On en deacuteduit la concentration Cb de la solution dammoniaque
Cb = CaVaeacuteq
Vb =
010 times 0020
0020 = 010molL-1
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4-6- Aciditeacute de la solution agrave lrsquoeacutequivalence
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
Cette eacutequation montre quagrave leacutequivalence les ions ammonium NH4+ acides sont majoritaires
(avec les ions chlorure Cl- qui sont passifs) Par conseacutequent agrave leacutequivalence la valeur du pH
est infeacuterieur agrave 7 comme le montre le graphique preacuteceacutedent
4-7- Utilisation dun indicateur coloreacute
On se propose de deacuteterminer parmi les indicateurs coloreacutes proposeacutes ci-dessous celui qui
conviendrait le mieux si ce titrage pH-meacutetrique eacutetait remplaceacute par un titrage colorimeacutetrique
- Pheacutenolphtaleine (zone de virage 81 - 98)
- Heacutelianthine (zone de virage 32 - 44)
- Rouge de meacutethyle (zone de virage 42 - 62)
Un indicateur coloreacute convient pour un dosage acido-basique si sa zone de virage contient le
pH du point drsquoeacutequivalence E
Dans notre cas on a agrave leacutequivalence pHeacuteq = 51 Le rouge de meacutethyle dont la zone de virage
est comprise entre 42 et 62 est donc lindicateur coloreacute qui conviendrait le mieux
5- Suivi conductimeacutetrique dune reacuteaction acido-basique
Techniquement le dosage conductimeacutetrique est
utiliseacute quand drsquoautres meacutethodes nrsquoy parviennent
pas ou lorsque les reacutesultats obtenus sont
difficilement exploitables
Consideacuterons le dosage dun volume Va dune
solution dacide chlorhydrique de concentration
Ca par une solution dhydroxyde de sodium Cb
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
(H3O+ + Cl-)(aq) + (Na+ + HO-)(aq) = 2H2O(l) + (Na+ + Cl-)(aq)
Burette contenant la
solution titrante
(hydroxyde de sodium)
Conductimegravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide chlorhydrique)
Agitateur
magneacutetique 875 (mScm)
Thierry CHAUVET Terminale S - Page 1213 Sciences Physiques au Lyceacutee
Soit en supprimant les ions spectateurs
H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l)
Afin que la variation de la conductiviteacute ne soit due quagrave la variation du nombre dions de
chaque espegravece et non agrave la dilution il faut que le volume du meacutelange soit quasi constant malgreacute
les ajouts de solution de soude
Pour cela le volume initial Va dacide doit ecirctre important et la concentration Cb de la
solution de soude ajouteacutee doit ecirctre nettement supeacuterieure agrave la concentration Ca de lacide
chlorhydrique
La courbe repreacutesentant la variation de la
conductiviteacute en fonction du volume Vb
de base ajouteacutee montre deux parties
lineacuteaires dont lintersection a pour
abscisse le volume Vbeacuteq de soude verseacute agrave
leacutequivalence
La concentration de la solution dacide
chlorhydrique est donneacutee par la relation
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
Lallure de cette courbe est facile agrave interpreacuteter et comprendre
Le beacutecher contient initialement des ions H3O+ et Cl-
Apregraves un ajout de soude avant leacutequivalence on a agrave volume quasi constant une diminution
des ions H3O+de grande conductiviteacute une augmentation eacutequivalente des ions Na+ de
moindre conductiviteacute et un nombre inchangeacute dions Cl- La conductiviteacute diminue donc
A leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ est devenue nulle
Ces ions H3O+ de grande conductiviteacute ont eacuteteacute remplaceacutes par des ions Na+ de moindre
conductiviteacute Le nombre dions Cl- est inchangeacute La conductiviteacute atteint son minimum
Apregraves leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ reste nulle
Vb (mL)
Vbeacuteq
(mScm-1)
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Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
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Si on reacutealise le titrage dune solution dacide fort (ou de base forte) par une solution de
base forte (ou dacide fort) leacutequation de la reacuteaction est
HO- + H3O+ rarr 2H2O
le pH est celui de leau cest-agrave-dire pH=7 agrave 25degC
2-5- Choix dun indicateur coloreacute
On choisit un indicateur coloreacute de telle faccedilon que la deacutetermination du point eacutequivalent soit
la plus preacutecise possible
Il nest pas absolument neacutecessaire que le point eacutequivalent se situe agrave linteacuterieur de la zone de
virage Cela deacutepend de linclinaison du saut de pH Il est donc possible dutiliser un
indicateur tel que le point deacutequivalence se situe agrave lexteacuterieur de cette zone mais proche de
la limite supeacuterieure ou infeacuterieure
3- Dosage dune solution dacide meacutethanoiumlque par une solution de soude
3-1- Donneacutees et montage
Le beacutecher contient un volume Va=20mL drsquoacide
meacutethanoiumlque de concentration Ca=0015molL-1
La burette gradueacutee contient de la soude de
concentration Cb=0020molL-1
Le pH-megravetre preacutealablement eacutetalonneacute permet de
suivre leacutevolution du pH de la solution apregraves chaque
ajout drsquohydroxyde de sodium
3-2- Mesures et traceacute du graphe repreacutesentant leacutevolution du pH
On verse progressivement la soude et apregraves chaque ajout on mesure le pH
A la tempeacuterature de 25degC on obtient les reacutesultats suivant
Vb (mL) 0 4 8 10 12 14 145 15 155 16 18 20 24 26 30
pH 29 36 39 41 45 5 58 78 10 11 113 114 115 116 117
41 pHmegravetre
Burette contenant la
solution titrante (hydroxyde de sodium)
pH-megravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide meacutethanoiumlque)
Agitateur
magneacutetique
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On reporte ces reacutesultats dans un tableur grapheur pour obtenir le graphique suivant
3-3- Etude de la reacuteaction
Sans tenir compte des ions spectateurs lrsquoeacutequation de la reacuteaction srsquoeacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Pour veacuterifier que cette reacuteaction est totale on peut eacutetablir le tableau davancement de la
reacuteaction lorsquon a verseacute un volume Vb=10mL de soude ce qui correspond agrave un pH de la
solution de 41
Equation HCOOH(aq)+ HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Etat initial
(mol)
Avancement
0 03010-3 02010-3 0 Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x 03010-3-x 02010-3-x x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xf02010-3
01010-3 3710-11 02010-3 Excegraves
Etat Maximum
(mol)
Avancement xmax=02010-3
01010-3 0 02010-3 Excegraves
A leacutetat initial on a
n(HCOOH)i = CaVa = 0015times0020 = 03010-3mol
n(HO-)i = CbVb = 0020times0010 = 02010-3mol
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Vb (mL)
pH
pHeacuteq=78
Courbe dpH
dVb
Vbeacuteq=15mL
Point agrave
leacutequivalence
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Le reacuteactif limitant eacutetant HO- on aura donc
xmax = 02010-3mol
A leacutetat final le pH mesureacute vaut pHf = 41 On a donc
[H3O+]f = 10-41 = 7910-5molL-1
A 25degC le produit ionique de leau seacutecrit
[H3O+]f [OH-]f = 10-14
Ce qui donne pour [OH-]f
[OH-]f = 10-14
10-41 = 10-99 = 12510-10molL-1
Le volume final eacutetant Vf = 20 + 10 = 30mL on en deacuteduit
n(HO-)f = [OH-]f Vf = 10-99 times 0030 = 3710-11mol
Le tableau davancement permet de deacuteterminer la valeur de lavancement final xf
xf 02010-3mol
Le taux davancement final de la reacuteaction est
= xf
xmax =
02010-3
02010-3 = 1
La reacuteaction est totale Cela se confirmerait apregraves chaque ajout de soude
3-4- Volume de soude verseacute agrave leacutequivalence
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont tous deux inteacutegralement consommeacutes
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Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant HO-)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute HCOOH)
On aura agrave leacutequivalence
neacuteq(soude ajouteacutee) = ninitial(acide meacutethanoiumlque)
Dougrave la relation
CbVbeacuteq = CaVa
On en deacuteduit le volume de soude Vbeacuteq verseacute agrave leacutequivalence
Vbeacuteq = CaVa
Cb =
0015 times 0020
0020 = 0015L = 15mL
3-5- Etude de la courbe au point deacutequivalence
La courbe de dosage preacutesente 3 parties distinctes suivant la valeur de Vb
- Pour Vb variant de 0mL agrave 13mL le pH varie peu Lorsque Vb croit le reacuteactif
limitant reste OH- le reacuteactif en excegraves HCOOH impose un pH infeacuterieur agrave 7 mais
le milieu est de moins en moins acide
- Pour Vb variant de 13mL agrave 17mL on observe une brusque variation de pH Pour
Vbeacuteq = 15mL il y a un point dinflexion donc la courbe change de concaviteacute
- Pour Vb supeacuterieur agrave 17mL le pH augmente lentement vers la valeur pH = 123
(correspondant au pH de la solution de soude ajouteacutee) Le reacuteactif limitant est H3O+
le reacuteactif en excegraves est OH- Le milieu est de plus en plus basique
3-6- Repeacuterage du point deacutequivalence
La connaissance de Vbeacuteq = 15mL permet de placer sur la courbe le point deacutequivalence
deacutefini ci-dessus
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Ce repeacuterage peut se faire de trois faccedilons
- En utilisant la meacutethode de la deacuteriveacutee
- En utilisant la meacutethode des tangentes parallegraveles
- En utilisant un indicateur coloreacute tel que le bleu de bromothymol dont la zone de virage
est comprise entre 6 et 78 (limite supeacuterieure)
3-7- Etude du pH agrave leacutequivalence
A leacutequivalence la valeur pHeacuteq du pH est supeacuterieure agrave 7 donc la solution est basique
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Elle montre quagrave leacutequivalence on trouve dans la solution aqueuse deux types dions
majoritaires les ions sodium Na+ (passifs) et les ions meacutethanoate HCOO- (basiques)
Par conseacutequent agrave leacutequivalence la solution est basique et le leacutegegraverement supeacuterieur agrave 7 comme
le montre le graphique repreacutesentant la courbe de titrage
4- Dosage dune solution dammoniaque par une solution dacide
chlorhydrique
4-1- Expeacuterience
Toute la manipulation est reacutealiseacutee agrave 25degC
Dans un beacutecher on introduit un volume Vb = 20mL dune solution S dammoniaque de
concentration inconnue Cb puis agrave la burette on ajoute progressivement une solution dacide
chlorhydrique de concentration Ca = 010molL-1
On donne agrave 25degC
pKA1 = pKA(H3O+H2O) = 00
pKA2 = pKA(NH4+NH3) = 92
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Un tableur grapheur scientifique permet de tracer les courbes repreacutesentant leacutevolution du
pH et de la valeur absolue de sa deacuteriveacutee dpH
dVa
4-2- Equation de la reacuteaction
Les deux demi eacutequations des reacuteactions et leur constante daciditeacute seacutecrivent
H3O+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + H2O(liq) KA1 = [H3O+]
[H3O+]
NH4+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + NH3(aq) KA2 = [H3O+] [NH3]
[NH4+]
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
4-3- Constante K associeacutee agrave cette reacuteaction
La constante deacutequilibre associeacutee agrave cette reacuteaction seacutecrit
K = [NH4
+]
[H3O+] [NH3] =
[NH4+]
[H3O+] [NH3]
[H3O+]
[H3O+] =
KA1
KA2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Va (mL)
pH
pHeacuteq=51
Courbe dpH
dVa
Point agrave
leacutequivalence
Vaeacuteq=20mL
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On en deacuteduit sa valeur
K = 10-00
10-92 = 1092
Cette valeur eacuteleveacutee de K ne suffit pas pour affirmer que la reacuteaction est totale En effet le
taux davancement de la reacuteaction deacutepend de K mais aussi des conditions initiales Ici on
admet quapregraves chaque ajout dacide la reacuteaction est totale pour le reacuteactif limitant (agrave
leacutequivalence elle est totale pour les deux reacuteactifs)
4-4- Volume dacide verseacute agrave lrsquoeacutequivalence
En ce point eacutequivalent la courbe dpH
dVa repreacutesentant leacutevolution de la deacuteriveacutee du pH par
rapport au volume Va passe par un extremum dont les coordonneacutees sont
Vaeacuteq = 20mL pHeacuteq = 51
4-5- Concentration Cb de la solution drsquoammoniac
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont donc tous deux inteacutegralement consommeacutes
Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant H3O+)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute NH3)
A leacutequivalence on a donc
neacuteq(acide ajouteacute) = ni(ammoniaque)
Dougrave la relation
CaVaeacuteq = CbVb
On en deacuteduit la concentration Cb de la solution dammoniaque
Cb = CaVaeacuteq
Vb =
010 times 0020
0020 = 010molL-1
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4-6- Aciditeacute de la solution agrave lrsquoeacutequivalence
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
Cette eacutequation montre quagrave leacutequivalence les ions ammonium NH4+ acides sont majoritaires
(avec les ions chlorure Cl- qui sont passifs) Par conseacutequent agrave leacutequivalence la valeur du pH
est infeacuterieur agrave 7 comme le montre le graphique preacuteceacutedent
4-7- Utilisation dun indicateur coloreacute
On se propose de deacuteterminer parmi les indicateurs coloreacutes proposeacutes ci-dessous celui qui
conviendrait le mieux si ce titrage pH-meacutetrique eacutetait remplaceacute par un titrage colorimeacutetrique
- Pheacutenolphtaleine (zone de virage 81 - 98)
- Heacutelianthine (zone de virage 32 - 44)
- Rouge de meacutethyle (zone de virage 42 - 62)
Un indicateur coloreacute convient pour un dosage acido-basique si sa zone de virage contient le
pH du point drsquoeacutequivalence E
Dans notre cas on a agrave leacutequivalence pHeacuteq = 51 Le rouge de meacutethyle dont la zone de virage
est comprise entre 42 et 62 est donc lindicateur coloreacute qui conviendrait le mieux
5- Suivi conductimeacutetrique dune reacuteaction acido-basique
Techniquement le dosage conductimeacutetrique est
utiliseacute quand drsquoautres meacutethodes nrsquoy parviennent
pas ou lorsque les reacutesultats obtenus sont
difficilement exploitables
Consideacuterons le dosage dun volume Va dune
solution dacide chlorhydrique de concentration
Ca par une solution dhydroxyde de sodium Cb
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
(H3O+ + Cl-)(aq) + (Na+ + HO-)(aq) = 2H2O(l) + (Na+ + Cl-)(aq)
Burette contenant la
solution titrante
(hydroxyde de sodium)
Conductimegravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide chlorhydrique)
Agitateur
magneacutetique 875 (mScm)
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Soit en supprimant les ions spectateurs
H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l)
Afin que la variation de la conductiviteacute ne soit due quagrave la variation du nombre dions de
chaque espegravece et non agrave la dilution il faut que le volume du meacutelange soit quasi constant malgreacute
les ajouts de solution de soude
Pour cela le volume initial Va dacide doit ecirctre important et la concentration Cb de la
solution de soude ajouteacutee doit ecirctre nettement supeacuterieure agrave la concentration Ca de lacide
chlorhydrique
La courbe repreacutesentant la variation de la
conductiviteacute en fonction du volume Vb
de base ajouteacutee montre deux parties
lineacuteaires dont lintersection a pour
abscisse le volume Vbeacuteq de soude verseacute agrave
leacutequivalence
La concentration de la solution dacide
chlorhydrique est donneacutee par la relation
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
Lallure de cette courbe est facile agrave interpreacuteter et comprendre
Le beacutecher contient initialement des ions H3O+ et Cl-
Apregraves un ajout de soude avant leacutequivalence on a agrave volume quasi constant une diminution
des ions H3O+de grande conductiviteacute une augmentation eacutequivalente des ions Na+ de
moindre conductiviteacute et un nombre inchangeacute dions Cl- La conductiviteacute diminue donc
A leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ est devenue nulle
Ces ions H3O+ de grande conductiviteacute ont eacuteteacute remplaceacutes par des ions Na+ de moindre
conductiviteacute Le nombre dions Cl- est inchangeacute La conductiviteacute atteint son minimum
Apregraves leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ reste nulle
Vb (mL)
Vbeacuteq
(mScm-1)
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Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
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On reporte ces reacutesultats dans un tableur grapheur pour obtenir le graphique suivant
3-3- Etude de la reacuteaction
Sans tenir compte des ions spectateurs lrsquoeacutequation de la reacuteaction srsquoeacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Pour veacuterifier que cette reacuteaction est totale on peut eacutetablir le tableau davancement de la
reacuteaction lorsquon a verseacute un volume Vb=10mL de soude ce qui correspond agrave un pH de la
solution de 41
Equation HCOOH(aq)+ HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Etat initial
(mol)
Avancement
0 03010-3 02010-3 0 Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x 03010-3-x 02010-3-x x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xf02010-3
01010-3 3710-11 02010-3 Excegraves
Etat Maximum
(mol)
Avancement xmax=02010-3
01010-3 0 02010-3 Excegraves
A leacutetat initial on a
n(HCOOH)i = CaVa = 0015times0020 = 03010-3mol
n(HO-)i = CbVb = 0020times0010 = 02010-3mol
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Vb (mL)
pH
pHeacuteq=78
Courbe dpH
dVb
Vbeacuteq=15mL
Point agrave
leacutequivalence
Thierry CHAUVET Terminale S - Page 613 Sciences Physiques au Lyceacutee
Le reacuteactif limitant eacutetant HO- on aura donc
xmax = 02010-3mol
A leacutetat final le pH mesureacute vaut pHf = 41 On a donc
[H3O+]f = 10-41 = 7910-5molL-1
A 25degC le produit ionique de leau seacutecrit
[H3O+]f [OH-]f = 10-14
Ce qui donne pour [OH-]f
[OH-]f = 10-14
10-41 = 10-99 = 12510-10molL-1
Le volume final eacutetant Vf = 20 + 10 = 30mL on en deacuteduit
n(HO-)f = [OH-]f Vf = 10-99 times 0030 = 3710-11mol
Le tableau davancement permet de deacuteterminer la valeur de lavancement final xf
xf 02010-3mol
Le taux davancement final de la reacuteaction est
= xf
xmax =
02010-3
02010-3 = 1
La reacuteaction est totale Cela se confirmerait apregraves chaque ajout de soude
3-4- Volume de soude verseacute agrave leacutequivalence
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont tous deux inteacutegralement consommeacutes
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Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant HO-)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute HCOOH)
On aura agrave leacutequivalence
neacuteq(soude ajouteacutee) = ninitial(acide meacutethanoiumlque)
Dougrave la relation
CbVbeacuteq = CaVa
On en deacuteduit le volume de soude Vbeacuteq verseacute agrave leacutequivalence
Vbeacuteq = CaVa
Cb =
0015 times 0020
0020 = 0015L = 15mL
3-5- Etude de la courbe au point deacutequivalence
La courbe de dosage preacutesente 3 parties distinctes suivant la valeur de Vb
- Pour Vb variant de 0mL agrave 13mL le pH varie peu Lorsque Vb croit le reacuteactif
limitant reste OH- le reacuteactif en excegraves HCOOH impose un pH infeacuterieur agrave 7 mais
le milieu est de moins en moins acide
- Pour Vb variant de 13mL agrave 17mL on observe une brusque variation de pH Pour
Vbeacuteq = 15mL il y a un point dinflexion donc la courbe change de concaviteacute
- Pour Vb supeacuterieur agrave 17mL le pH augmente lentement vers la valeur pH = 123
(correspondant au pH de la solution de soude ajouteacutee) Le reacuteactif limitant est H3O+
le reacuteactif en excegraves est OH- Le milieu est de plus en plus basique
3-6- Repeacuterage du point deacutequivalence
La connaissance de Vbeacuteq = 15mL permet de placer sur la courbe le point deacutequivalence
deacutefini ci-dessus
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Ce repeacuterage peut se faire de trois faccedilons
- En utilisant la meacutethode de la deacuteriveacutee
- En utilisant la meacutethode des tangentes parallegraveles
- En utilisant un indicateur coloreacute tel que le bleu de bromothymol dont la zone de virage
est comprise entre 6 et 78 (limite supeacuterieure)
3-7- Etude du pH agrave leacutequivalence
A leacutequivalence la valeur pHeacuteq du pH est supeacuterieure agrave 7 donc la solution est basique
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Elle montre quagrave leacutequivalence on trouve dans la solution aqueuse deux types dions
majoritaires les ions sodium Na+ (passifs) et les ions meacutethanoate HCOO- (basiques)
Par conseacutequent agrave leacutequivalence la solution est basique et le leacutegegraverement supeacuterieur agrave 7 comme
le montre le graphique repreacutesentant la courbe de titrage
4- Dosage dune solution dammoniaque par une solution dacide
chlorhydrique
4-1- Expeacuterience
Toute la manipulation est reacutealiseacutee agrave 25degC
Dans un beacutecher on introduit un volume Vb = 20mL dune solution S dammoniaque de
concentration inconnue Cb puis agrave la burette on ajoute progressivement une solution dacide
chlorhydrique de concentration Ca = 010molL-1
On donne agrave 25degC
pKA1 = pKA(H3O+H2O) = 00
pKA2 = pKA(NH4+NH3) = 92
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Un tableur grapheur scientifique permet de tracer les courbes repreacutesentant leacutevolution du
pH et de la valeur absolue de sa deacuteriveacutee dpH
dVa
4-2- Equation de la reacuteaction
Les deux demi eacutequations des reacuteactions et leur constante daciditeacute seacutecrivent
H3O+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + H2O(liq) KA1 = [H3O+]
[H3O+]
NH4+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + NH3(aq) KA2 = [H3O+] [NH3]
[NH4+]
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
4-3- Constante K associeacutee agrave cette reacuteaction
La constante deacutequilibre associeacutee agrave cette reacuteaction seacutecrit
K = [NH4
+]
[H3O+] [NH3] =
[NH4+]
[H3O+] [NH3]
[H3O+]
[H3O+] =
KA1
KA2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Va (mL)
pH
pHeacuteq=51
Courbe dpH
dVa
Point agrave
leacutequivalence
Vaeacuteq=20mL
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On en deacuteduit sa valeur
K = 10-00
10-92 = 1092
Cette valeur eacuteleveacutee de K ne suffit pas pour affirmer que la reacuteaction est totale En effet le
taux davancement de la reacuteaction deacutepend de K mais aussi des conditions initiales Ici on
admet quapregraves chaque ajout dacide la reacuteaction est totale pour le reacuteactif limitant (agrave
leacutequivalence elle est totale pour les deux reacuteactifs)
4-4- Volume dacide verseacute agrave lrsquoeacutequivalence
En ce point eacutequivalent la courbe dpH
dVa repreacutesentant leacutevolution de la deacuteriveacutee du pH par
rapport au volume Va passe par un extremum dont les coordonneacutees sont
Vaeacuteq = 20mL pHeacuteq = 51
4-5- Concentration Cb de la solution drsquoammoniac
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont donc tous deux inteacutegralement consommeacutes
Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant H3O+)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute NH3)
A leacutequivalence on a donc
neacuteq(acide ajouteacute) = ni(ammoniaque)
Dougrave la relation
CaVaeacuteq = CbVb
On en deacuteduit la concentration Cb de la solution dammoniaque
Cb = CaVaeacuteq
Vb =
010 times 0020
0020 = 010molL-1
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4-6- Aciditeacute de la solution agrave lrsquoeacutequivalence
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
Cette eacutequation montre quagrave leacutequivalence les ions ammonium NH4+ acides sont majoritaires
(avec les ions chlorure Cl- qui sont passifs) Par conseacutequent agrave leacutequivalence la valeur du pH
est infeacuterieur agrave 7 comme le montre le graphique preacuteceacutedent
4-7- Utilisation dun indicateur coloreacute
On se propose de deacuteterminer parmi les indicateurs coloreacutes proposeacutes ci-dessous celui qui
conviendrait le mieux si ce titrage pH-meacutetrique eacutetait remplaceacute par un titrage colorimeacutetrique
- Pheacutenolphtaleine (zone de virage 81 - 98)
- Heacutelianthine (zone de virage 32 - 44)
- Rouge de meacutethyle (zone de virage 42 - 62)
Un indicateur coloreacute convient pour un dosage acido-basique si sa zone de virage contient le
pH du point drsquoeacutequivalence E
Dans notre cas on a agrave leacutequivalence pHeacuteq = 51 Le rouge de meacutethyle dont la zone de virage
est comprise entre 42 et 62 est donc lindicateur coloreacute qui conviendrait le mieux
5- Suivi conductimeacutetrique dune reacuteaction acido-basique
Techniquement le dosage conductimeacutetrique est
utiliseacute quand drsquoautres meacutethodes nrsquoy parviennent
pas ou lorsque les reacutesultats obtenus sont
difficilement exploitables
Consideacuterons le dosage dun volume Va dune
solution dacide chlorhydrique de concentration
Ca par une solution dhydroxyde de sodium Cb
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
(H3O+ + Cl-)(aq) + (Na+ + HO-)(aq) = 2H2O(l) + (Na+ + Cl-)(aq)
Burette contenant la
solution titrante
(hydroxyde de sodium)
Conductimegravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide chlorhydrique)
Agitateur
magneacutetique 875 (mScm)
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Soit en supprimant les ions spectateurs
H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l)
Afin que la variation de la conductiviteacute ne soit due quagrave la variation du nombre dions de
chaque espegravece et non agrave la dilution il faut que le volume du meacutelange soit quasi constant malgreacute
les ajouts de solution de soude
Pour cela le volume initial Va dacide doit ecirctre important et la concentration Cb de la
solution de soude ajouteacutee doit ecirctre nettement supeacuterieure agrave la concentration Ca de lacide
chlorhydrique
La courbe repreacutesentant la variation de la
conductiviteacute en fonction du volume Vb
de base ajouteacutee montre deux parties
lineacuteaires dont lintersection a pour
abscisse le volume Vbeacuteq de soude verseacute agrave
leacutequivalence
La concentration de la solution dacide
chlorhydrique est donneacutee par la relation
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
Lallure de cette courbe est facile agrave interpreacuteter et comprendre
Le beacutecher contient initialement des ions H3O+ et Cl-
Apregraves un ajout de soude avant leacutequivalence on a agrave volume quasi constant une diminution
des ions H3O+de grande conductiviteacute une augmentation eacutequivalente des ions Na+ de
moindre conductiviteacute et un nombre inchangeacute dions Cl- La conductiviteacute diminue donc
A leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ est devenue nulle
Ces ions H3O+ de grande conductiviteacute ont eacuteteacute remplaceacutes par des ions Na+ de moindre
conductiviteacute Le nombre dions Cl- est inchangeacute La conductiviteacute atteint son minimum
Apregraves leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ reste nulle
Vb (mL)
Vbeacuteq
(mScm-1)
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Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
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Le reacuteactif limitant eacutetant HO- on aura donc
xmax = 02010-3mol
A leacutetat final le pH mesureacute vaut pHf = 41 On a donc
[H3O+]f = 10-41 = 7910-5molL-1
A 25degC le produit ionique de leau seacutecrit
[H3O+]f [OH-]f = 10-14
Ce qui donne pour [OH-]f
[OH-]f = 10-14
10-41 = 10-99 = 12510-10molL-1
Le volume final eacutetant Vf = 20 + 10 = 30mL on en deacuteduit
n(HO-)f = [OH-]f Vf = 10-99 times 0030 = 3710-11mol
Le tableau davancement permet de deacuteterminer la valeur de lavancement final xf
xf 02010-3mol
Le taux davancement final de la reacuteaction est
= xf
xmax =
02010-3
02010-3 = 1
La reacuteaction est totale Cela se confirmerait apregraves chaque ajout de soude
3-4- Volume de soude verseacute agrave leacutequivalence
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont tous deux inteacutegralement consommeacutes
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Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant HO-)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute HCOOH)
On aura agrave leacutequivalence
neacuteq(soude ajouteacutee) = ninitial(acide meacutethanoiumlque)
Dougrave la relation
CbVbeacuteq = CaVa
On en deacuteduit le volume de soude Vbeacuteq verseacute agrave leacutequivalence
Vbeacuteq = CaVa
Cb =
0015 times 0020
0020 = 0015L = 15mL
3-5- Etude de la courbe au point deacutequivalence
La courbe de dosage preacutesente 3 parties distinctes suivant la valeur de Vb
- Pour Vb variant de 0mL agrave 13mL le pH varie peu Lorsque Vb croit le reacuteactif
limitant reste OH- le reacuteactif en excegraves HCOOH impose un pH infeacuterieur agrave 7 mais
le milieu est de moins en moins acide
- Pour Vb variant de 13mL agrave 17mL on observe une brusque variation de pH Pour
Vbeacuteq = 15mL il y a un point dinflexion donc la courbe change de concaviteacute
- Pour Vb supeacuterieur agrave 17mL le pH augmente lentement vers la valeur pH = 123
(correspondant au pH de la solution de soude ajouteacutee) Le reacuteactif limitant est H3O+
le reacuteactif en excegraves est OH- Le milieu est de plus en plus basique
3-6- Repeacuterage du point deacutequivalence
La connaissance de Vbeacuteq = 15mL permet de placer sur la courbe le point deacutequivalence
deacutefini ci-dessus
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Ce repeacuterage peut se faire de trois faccedilons
- En utilisant la meacutethode de la deacuteriveacutee
- En utilisant la meacutethode des tangentes parallegraveles
- En utilisant un indicateur coloreacute tel que le bleu de bromothymol dont la zone de virage
est comprise entre 6 et 78 (limite supeacuterieure)
3-7- Etude du pH agrave leacutequivalence
A leacutequivalence la valeur pHeacuteq du pH est supeacuterieure agrave 7 donc la solution est basique
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Elle montre quagrave leacutequivalence on trouve dans la solution aqueuse deux types dions
majoritaires les ions sodium Na+ (passifs) et les ions meacutethanoate HCOO- (basiques)
Par conseacutequent agrave leacutequivalence la solution est basique et le leacutegegraverement supeacuterieur agrave 7 comme
le montre le graphique repreacutesentant la courbe de titrage
4- Dosage dune solution dammoniaque par une solution dacide
chlorhydrique
4-1- Expeacuterience
Toute la manipulation est reacutealiseacutee agrave 25degC
Dans un beacutecher on introduit un volume Vb = 20mL dune solution S dammoniaque de
concentration inconnue Cb puis agrave la burette on ajoute progressivement une solution dacide
chlorhydrique de concentration Ca = 010molL-1
On donne agrave 25degC
pKA1 = pKA(H3O+H2O) = 00
pKA2 = pKA(NH4+NH3) = 92
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Un tableur grapheur scientifique permet de tracer les courbes repreacutesentant leacutevolution du
pH et de la valeur absolue de sa deacuteriveacutee dpH
dVa
4-2- Equation de la reacuteaction
Les deux demi eacutequations des reacuteactions et leur constante daciditeacute seacutecrivent
H3O+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + H2O(liq) KA1 = [H3O+]
[H3O+]
NH4+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + NH3(aq) KA2 = [H3O+] [NH3]
[NH4+]
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
4-3- Constante K associeacutee agrave cette reacuteaction
La constante deacutequilibre associeacutee agrave cette reacuteaction seacutecrit
K = [NH4
+]
[H3O+] [NH3] =
[NH4+]
[H3O+] [NH3]
[H3O+]
[H3O+] =
KA1
KA2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Va (mL)
pH
pHeacuteq=51
Courbe dpH
dVa
Point agrave
leacutequivalence
Vaeacuteq=20mL
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On en deacuteduit sa valeur
K = 10-00
10-92 = 1092
Cette valeur eacuteleveacutee de K ne suffit pas pour affirmer que la reacuteaction est totale En effet le
taux davancement de la reacuteaction deacutepend de K mais aussi des conditions initiales Ici on
admet quapregraves chaque ajout dacide la reacuteaction est totale pour le reacuteactif limitant (agrave
leacutequivalence elle est totale pour les deux reacuteactifs)
4-4- Volume dacide verseacute agrave lrsquoeacutequivalence
En ce point eacutequivalent la courbe dpH
dVa repreacutesentant leacutevolution de la deacuteriveacutee du pH par
rapport au volume Va passe par un extremum dont les coordonneacutees sont
Vaeacuteq = 20mL pHeacuteq = 51
4-5- Concentration Cb de la solution drsquoammoniac
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont donc tous deux inteacutegralement consommeacutes
Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant H3O+)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute NH3)
A leacutequivalence on a donc
neacuteq(acide ajouteacute) = ni(ammoniaque)
Dougrave la relation
CaVaeacuteq = CbVb
On en deacuteduit la concentration Cb de la solution dammoniaque
Cb = CaVaeacuteq
Vb =
010 times 0020
0020 = 010molL-1
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4-6- Aciditeacute de la solution agrave lrsquoeacutequivalence
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
Cette eacutequation montre quagrave leacutequivalence les ions ammonium NH4+ acides sont majoritaires
(avec les ions chlorure Cl- qui sont passifs) Par conseacutequent agrave leacutequivalence la valeur du pH
est infeacuterieur agrave 7 comme le montre le graphique preacuteceacutedent
4-7- Utilisation dun indicateur coloreacute
On se propose de deacuteterminer parmi les indicateurs coloreacutes proposeacutes ci-dessous celui qui
conviendrait le mieux si ce titrage pH-meacutetrique eacutetait remplaceacute par un titrage colorimeacutetrique
- Pheacutenolphtaleine (zone de virage 81 - 98)
- Heacutelianthine (zone de virage 32 - 44)
- Rouge de meacutethyle (zone de virage 42 - 62)
Un indicateur coloreacute convient pour un dosage acido-basique si sa zone de virage contient le
pH du point drsquoeacutequivalence E
Dans notre cas on a agrave leacutequivalence pHeacuteq = 51 Le rouge de meacutethyle dont la zone de virage
est comprise entre 42 et 62 est donc lindicateur coloreacute qui conviendrait le mieux
5- Suivi conductimeacutetrique dune reacuteaction acido-basique
Techniquement le dosage conductimeacutetrique est
utiliseacute quand drsquoautres meacutethodes nrsquoy parviennent
pas ou lorsque les reacutesultats obtenus sont
difficilement exploitables
Consideacuterons le dosage dun volume Va dune
solution dacide chlorhydrique de concentration
Ca par une solution dhydroxyde de sodium Cb
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
(H3O+ + Cl-)(aq) + (Na+ + HO-)(aq) = 2H2O(l) + (Na+ + Cl-)(aq)
Burette contenant la
solution titrante
(hydroxyde de sodium)
Conductimegravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide chlorhydrique)
Agitateur
magneacutetique 875 (mScm)
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Soit en supprimant les ions spectateurs
H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l)
Afin que la variation de la conductiviteacute ne soit due quagrave la variation du nombre dions de
chaque espegravece et non agrave la dilution il faut que le volume du meacutelange soit quasi constant malgreacute
les ajouts de solution de soude
Pour cela le volume initial Va dacide doit ecirctre important et la concentration Cb de la
solution de soude ajouteacutee doit ecirctre nettement supeacuterieure agrave la concentration Ca de lacide
chlorhydrique
La courbe repreacutesentant la variation de la
conductiviteacute en fonction du volume Vb
de base ajouteacutee montre deux parties
lineacuteaires dont lintersection a pour
abscisse le volume Vbeacuteq de soude verseacute agrave
leacutequivalence
La concentration de la solution dacide
chlorhydrique est donneacutee par la relation
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
Lallure de cette courbe est facile agrave interpreacuteter et comprendre
Le beacutecher contient initialement des ions H3O+ et Cl-
Apregraves un ajout de soude avant leacutequivalence on a agrave volume quasi constant une diminution
des ions H3O+de grande conductiviteacute une augmentation eacutequivalente des ions Na+ de
moindre conductiviteacute et un nombre inchangeacute dions Cl- La conductiviteacute diminue donc
A leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ est devenue nulle
Ces ions H3O+ de grande conductiviteacute ont eacuteteacute remplaceacutes par des ions Na+ de moindre
conductiviteacute Le nombre dions Cl- est inchangeacute La conductiviteacute atteint son minimum
Apregraves leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ reste nulle
Vb (mL)
Vbeacuteq
(mScm-1)
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Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
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Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant HO-)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute HCOOH)
On aura agrave leacutequivalence
neacuteq(soude ajouteacutee) = ninitial(acide meacutethanoiumlque)
Dougrave la relation
CbVbeacuteq = CaVa
On en deacuteduit le volume de soude Vbeacuteq verseacute agrave leacutequivalence
Vbeacuteq = CaVa
Cb =
0015 times 0020
0020 = 0015L = 15mL
3-5- Etude de la courbe au point deacutequivalence
La courbe de dosage preacutesente 3 parties distinctes suivant la valeur de Vb
- Pour Vb variant de 0mL agrave 13mL le pH varie peu Lorsque Vb croit le reacuteactif
limitant reste OH- le reacuteactif en excegraves HCOOH impose un pH infeacuterieur agrave 7 mais
le milieu est de moins en moins acide
- Pour Vb variant de 13mL agrave 17mL on observe une brusque variation de pH Pour
Vbeacuteq = 15mL il y a un point dinflexion donc la courbe change de concaviteacute
- Pour Vb supeacuterieur agrave 17mL le pH augmente lentement vers la valeur pH = 123
(correspondant au pH de la solution de soude ajouteacutee) Le reacuteactif limitant est H3O+
le reacuteactif en excegraves est OH- Le milieu est de plus en plus basique
3-6- Repeacuterage du point deacutequivalence
La connaissance de Vbeacuteq = 15mL permet de placer sur la courbe le point deacutequivalence
deacutefini ci-dessus
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Ce repeacuterage peut se faire de trois faccedilons
- En utilisant la meacutethode de la deacuteriveacutee
- En utilisant la meacutethode des tangentes parallegraveles
- En utilisant un indicateur coloreacute tel que le bleu de bromothymol dont la zone de virage
est comprise entre 6 et 78 (limite supeacuterieure)
3-7- Etude du pH agrave leacutequivalence
A leacutequivalence la valeur pHeacuteq du pH est supeacuterieure agrave 7 donc la solution est basique
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Elle montre quagrave leacutequivalence on trouve dans la solution aqueuse deux types dions
majoritaires les ions sodium Na+ (passifs) et les ions meacutethanoate HCOO- (basiques)
Par conseacutequent agrave leacutequivalence la solution est basique et le leacutegegraverement supeacuterieur agrave 7 comme
le montre le graphique repreacutesentant la courbe de titrage
4- Dosage dune solution dammoniaque par une solution dacide
chlorhydrique
4-1- Expeacuterience
Toute la manipulation est reacutealiseacutee agrave 25degC
Dans un beacutecher on introduit un volume Vb = 20mL dune solution S dammoniaque de
concentration inconnue Cb puis agrave la burette on ajoute progressivement une solution dacide
chlorhydrique de concentration Ca = 010molL-1
On donne agrave 25degC
pKA1 = pKA(H3O+H2O) = 00
pKA2 = pKA(NH4+NH3) = 92
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Un tableur grapheur scientifique permet de tracer les courbes repreacutesentant leacutevolution du
pH et de la valeur absolue de sa deacuteriveacutee dpH
dVa
4-2- Equation de la reacuteaction
Les deux demi eacutequations des reacuteactions et leur constante daciditeacute seacutecrivent
H3O+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + H2O(liq) KA1 = [H3O+]
[H3O+]
NH4+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + NH3(aq) KA2 = [H3O+] [NH3]
[NH4+]
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
4-3- Constante K associeacutee agrave cette reacuteaction
La constante deacutequilibre associeacutee agrave cette reacuteaction seacutecrit
K = [NH4
+]
[H3O+] [NH3] =
[NH4+]
[H3O+] [NH3]
[H3O+]
[H3O+] =
KA1
KA2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Va (mL)
pH
pHeacuteq=51
Courbe dpH
dVa
Point agrave
leacutequivalence
Vaeacuteq=20mL
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On en deacuteduit sa valeur
K = 10-00
10-92 = 1092
Cette valeur eacuteleveacutee de K ne suffit pas pour affirmer que la reacuteaction est totale En effet le
taux davancement de la reacuteaction deacutepend de K mais aussi des conditions initiales Ici on
admet quapregraves chaque ajout dacide la reacuteaction est totale pour le reacuteactif limitant (agrave
leacutequivalence elle est totale pour les deux reacuteactifs)
4-4- Volume dacide verseacute agrave lrsquoeacutequivalence
En ce point eacutequivalent la courbe dpH
dVa repreacutesentant leacutevolution de la deacuteriveacutee du pH par
rapport au volume Va passe par un extremum dont les coordonneacutees sont
Vaeacuteq = 20mL pHeacuteq = 51
4-5- Concentration Cb de la solution drsquoammoniac
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont donc tous deux inteacutegralement consommeacutes
Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant H3O+)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute NH3)
A leacutequivalence on a donc
neacuteq(acide ajouteacute) = ni(ammoniaque)
Dougrave la relation
CaVaeacuteq = CbVb
On en deacuteduit la concentration Cb de la solution dammoniaque
Cb = CaVaeacuteq
Vb =
010 times 0020
0020 = 010molL-1
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4-6- Aciditeacute de la solution agrave lrsquoeacutequivalence
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
Cette eacutequation montre quagrave leacutequivalence les ions ammonium NH4+ acides sont majoritaires
(avec les ions chlorure Cl- qui sont passifs) Par conseacutequent agrave leacutequivalence la valeur du pH
est infeacuterieur agrave 7 comme le montre le graphique preacuteceacutedent
4-7- Utilisation dun indicateur coloreacute
On se propose de deacuteterminer parmi les indicateurs coloreacutes proposeacutes ci-dessous celui qui
conviendrait le mieux si ce titrage pH-meacutetrique eacutetait remplaceacute par un titrage colorimeacutetrique
- Pheacutenolphtaleine (zone de virage 81 - 98)
- Heacutelianthine (zone de virage 32 - 44)
- Rouge de meacutethyle (zone de virage 42 - 62)
Un indicateur coloreacute convient pour un dosage acido-basique si sa zone de virage contient le
pH du point drsquoeacutequivalence E
Dans notre cas on a agrave leacutequivalence pHeacuteq = 51 Le rouge de meacutethyle dont la zone de virage
est comprise entre 42 et 62 est donc lindicateur coloreacute qui conviendrait le mieux
5- Suivi conductimeacutetrique dune reacuteaction acido-basique
Techniquement le dosage conductimeacutetrique est
utiliseacute quand drsquoautres meacutethodes nrsquoy parviennent
pas ou lorsque les reacutesultats obtenus sont
difficilement exploitables
Consideacuterons le dosage dun volume Va dune
solution dacide chlorhydrique de concentration
Ca par une solution dhydroxyde de sodium Cb
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
(H3O+ + Cl-)(aq) + (Na+ + HO-)(aq) = 2H2O(l) + (Na+ + Cl-)(aq)
Burette contenant la
solution titrante
(hydroxyde de sodium)
Conductimegravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide chlorhydrique)
Agitateur
magneacutetique 875 (mScm)
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Soit en supprimant les ions spectateurs
H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l)
Afin que la variation de la conductiviteacute ne soit due quagrave la variation du nombre dions de
chaque espegravece et non agrave la dilution il faut que le volume du meacutelange soit quasi constant malgreacute
les ajouts de solution de soude
Pour cela le volume initial Va dacide doit ecirctre important et la concentration Cb de la
solution de soude ajouteacutee doit ecirctre nettement supeacuterieure agrave la concentration Ca de lacide
chlorhydrique
La courbe repreacutesentant la variation de la
conductiviteacute en fonction du volume Vb
de base ajouteacutee montre deux parties
lineacuteaires dont lintersection a pour
abscisse le volume Vbeacuteq de soude verseacute agrave
leacutequivalence
La concentration de la solution dacide
chlorhydrique est donneacutee par la relation
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
Lallure de cette courbe est facile agrave interpreacuteter et comprendre
Le beacutecher contient initialement des ions H3O+ et Cl-
Apregraves un ajout de soude avant leacutequivalence on a agrave volume quasi constant une diminution
des ions H3O+de grande conductiviteacute une augmentation eacutequivalente des ions Na+ de
moindre conductiviteacute et un nombre inchangeacute dions Cl- La conductiviteacute diminue donc
A leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ est devenue nulle
Ces ions H3O+ de grande conductiviteacute ont eacuteteacute remplaceacutes par des ions Na+ de moindre
conductiviteacute Le nombre dions Cl- est inchangeacute La conductiviteacute atteint son minimum
Apregraves leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ reste nulle
Vb (mL)
Vbeacuteq
(mScm-1)
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Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
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Ce repeacuterage peut se faire de trois faccedilons
- En utilisant la meacutethode de la deacuteriveacutee
- En utilisant la meacutethode des tangentes parallegraveles
- En utilisant un indicateur coloreacute tel que le bleu de bromothymol dont la zone de virage
est comprise entre 6 et 78 (limite supeacuterieure)
3-7- Etude du pH agrave leacutequivalence
A leacutequivalence la valeur pHeacuteq du pH est supeacuterieure agrave 7 donc la solution est basique
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
HCOOH(aq) + HO-(aq) = HCOO-
(aq) + H2O(liq)
Elle montre quagrave leacutequivalence on trouve dans la solution aqueuse deux types dions
majoritaires les ions sodium Na+ (passifs) et les ions meacutethanoate HCOO- (basiques)
Par conseacutequent agrave leacutequivalence la solution est basique et le leacutegegraverement supeacuterieur agrave 7 comme
le montre le graphique repreacutesentant la courbe de titrage
4- Dosage dune solution dammoniaque par une solution dacide
chlorhydrique
4-1- Expeacuterience
Toute la manipulation est reacutealiseacutee agrave 25degC
Dans un beacutecher on introduit un volume Vb = 20mL dune solution S dammoniaque de
concentration inconnue Cb puis agrave la burette on ajoute progressivement une solution dacide
chlorhydrique de concentration Ca = 010molL-1
On donne agrave 25degC
pKA1 = pKA(H3O+H2O) = 00
pKA2 = pKA(NH4+NH3) = 92
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Un tableur grapheur scientifique permet de tracer les courbes repreacutesentant leacutevolution du
pH et de la valeur absolue de sa deacuteriveacutee dpH
dVa
4-2- Equation de la reacuteaction
Les deux demi eacutequations des reacuteactions et leur constante daciditeacute seacutecrivent
H3O+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + H2O(liq) KA1 = [H3O+]
[H3O+]
NH4+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + NH3(aq) KA2 = [H3O+] [NH3]
[NH4+]
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
4-3- Constante K associeacutee agrave cette reacuteaction
La constante deacutequilibre associeacutee agrave cette reacuteaction seacutecrit
K = [NH4
+]
[H3O+] [NH3] =
[NH4+]
[H3O+] [NH3]
[H3O+]
[H3O+] =
KA1
KA2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Va (mL)
pH
pHeacuteq=51
Courbe dpH
dVa
Point agrave
leacutequivalence
Vaeacuteq=20mL
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On en deacuteduit sa valeur
K = 10-00
10-92 = 1092
Cette valeur eacuteleveacutee de K ne suffit pas pour affirmer que la reacuteaction est totale En effet le
taux davancement de la reacuteaction deacutepend de K mais aussi des conditions initiales Ici on
admet quapregraves chaque ajout dacide la reacuteaction est totale pour le reacuteactif limitant (agrave
leacutequivalence elle est totale pour les deux reacuteactifs)
4-4- Volume dacide verseacute agrave lrsquoeacutequivalence
En ce point eacutequivalent la courbe dpH
dVa repreacutesentant leacutevolution de la deacuteriveacutee du pH par
rapport au volume Va passe par un extremum dont les coordonneacutees sont
Vaeacuteq = 20mL pHeacuteq = 51
4-5- Concentration Cb de la solution drsquoammoniac
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont donc tous deux inteacutegralement consommeacutes
Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant H3O+)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute NH3)
A leacutequivalence on a donc
neacuteq(acide ajouteacute) = ni(ammoniaque)
Dougrave la relation
CaVaeacuteq = CbVb
On en deacuteduit la concentration Cb de la solution dammoniaque
Cb = CaVaeacuteq
Vb =
010 times 0020
0020 = 010molL-1
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4-6- Aciditeacute de la solution agrave lrsquoeacutequivalence
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
Cette eacutequation montre quagrave leacutequivalence les ions ammonium NH4+ acides sont majoritaires
(avec les ions chlorure Cl- qui sont passifs) Par conseacutequent agrave leacutequivalence la valeur du pH
est infeacuterieur agrave 7 comme le montre le graphique preacuteceacutedent
4-7- Utilisation dun indicateur coloreacute
On se propose de deacuteterminer parmi les indicateurs coloreacutes proposeacutes ci-dessous celui qui
conviendrait le mieux si ce titrage pH-meacutetrique eacutetait remplaceacute par un titrage colorimeacutetrique
- Pheacutenolphtaleine (zone de virage 81 - 98)
- Heacutelianthine (zone de virage 32 - 44)
- Rouge de meacutethyle (zone de virage 42 - 62)
Un indicateur coloreacute convient pour un dosage acido-basique si sa zone de virage contient le
pH du point drsquoeacutequivalence E
Dans notre cas on a agrave leacutequivalence pHeacuteq = 51 Le rouge de meacutethyle dont la zone de virage
est comprise entre 42 et 62 est donc lindicateur coloreacute qui conviendrait le mieux
5- Suivi conductimeacutetrique dune reacuteaction acido-basique
Techniquement le dosage conductimeacutetrique est
utiliseacute quand drsquoautres meacutethodes nrsquoy parviennent
pas ou lorsque les reacutesultats obtenus sont
difficilement exploitables
Consideacuterons le dosage dun volume Va dune
solution dacide chlorhydrique de concentration
Ca par une solution dhydroxyde de sodium Cb
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
(H3O+ + Cl-)(aq) + (Na+ + HO-)(aq) = 2H2O(l) + (Na+ + Cl-)(aq)
Burette contenant la
solution titrante
(hydroxyde de sodium)
Conductimegravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide chlorhydrique)
Agitateur
magneacutetique 875 (mScm)
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Soit en supprimant les ions spectateurs
H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l)
Afin que la variation de la conductiviteacute ne soit due quagrave la variation du nombre dions de
chaque espegravece et non agrave la dilution il faut que le volume du meacutelange soit quasi constant malgreacute
les ajouts de solution de soude
Pour cela le volume initial Va dacide doit ecirctre important et la concentration Cb de la
solution de soude ajouteacutee doit ecirctre nettement supeacuterieure agrave la concentration Ca de lacide
chlorhydrique
La courbe repreacutesentant la variation de la
conductiviteacute en fonction du volume Vb
de base ajouteacutee montre deux parties
lineacuteaires dont lintersection a pour
abscisse le volume Vbeacuteq de soude verseacute agrave
leacutequivalence
La concentration de la solution dacide
chlorhydrique est donneacutee par la relation
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
Lallure de cette courbe est facile agrave interpreacuteter et comprendre
Le beacutecher contient initialement des ions H3O+ et Cl-
Apregraves un ajout de soude avant leacutequivalence on a agrave volume quasi constant une diminution
des ions H3O+de grande conductiviteacute une augmentation eacutequivalente des ions Na+ de
moindre conductiviteacute et un nombre inchangeacute dions Cl- La conductiviteacute diminue donc
A leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ est devenue nulle
Ces ions H3O+ de grande conductiviteacute ont eacuteteacute remplaceacutes par des ions Na+ de moindre
conductiviteacute Le nombre dions Cl- est inchangeacute La conductiviteacute atteint son minimum
Apregraves leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ reste nulle
Vb (mL)
Vbeacuteq
(mScm-1)
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Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
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Un tableur grapheur scientifique permet de tracer les courbes repreacutesentant leacutevolution du
pH et de la valeur absolue de sa deacuteriveacutee dpH
dVa
4-2- Equation de la reacuteaction
Les deux demi eacutequations des reacuteactions et leur constante daciditeacute seacutecrivent
H3O+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + H2O(liq) KA1 = [H3O+]
[H3O+]
NH4+(aq) + H2O(liq) = H3O+
(aq) + NH3(aq) KA2 = [H3O+] [NH3]
[NH4+]
Leacutequation de la reacuteaction de dosage seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
4-3- Constante K associeacutee agrave cette reacuteaction
La constante deacutequilibre associeacutee agrave cette reacuteaction seacutecrit
K = [NH4
+]
[H3O+] [NH3] =
[NH4+]
[H3O+] [NH3]
[H3O+]
[H3O+] =
KA1
KA2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0
2
4
6
8
10
12
14
Va (mL)
pH
pHeacuteq=51
Courbe dpH
dVa
Point agrave
leacutequivalence
Vaeacuteq=20mL
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On en deacuteduit sa valeur
K = 10-00
10-92 = 1092
Cette valeur eacuteleveacutee de K ne suffit pas pour affirmer que la reacuteaction est totale En effet le
taux davancement de la reacuteaction deacutepend de K mais aussi des conditions initiales Ici on
admet quapregraves chaque ajout dacide la reacuteaction est totale pour le reacuteactif limitant (agrave
leacutequivalence elle est totale pour les deux reacuteactifs)
4-4- Volume dacide verseacute agrave lrsquoeacutequivalence
En ce point eacutequivalent la courbe dpH
dVa repreacutesentant leacutevolution de la deacuteriveacutee du pH par
rapport au volume Va passe par un extremum dont les coordonneacutees sont
Vaeacuteq = 20mL pHeacuteq = 51
4-5- Concentration Cb de la solution drsquoammoniac
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont donc tous deux inteacutegralement consommeacutes
Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant H3O+)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute NH3)
A leacutequivalence on a donc
neacuteq(acide ajouteacute) = ni(ammoniaque)
Dougrave la relation
CaVaeacuteq = CbVb
On en deacuteduit la concentration Cb de la solution dammoniaque
Cb = CaVaeacuteq
Vb =
010 times 0020
0020 = 010molL-1
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4-6- Aciditeacute de la solution agrave lrsquoeacutequivalence
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
Cette eacutequation montre quagrave leacutequivalence les ions ammonium NH4+ acides sont majoritaires
(avec les ions chlorure Cl- qui sont passifs) Par conseacutequent agrave leacutequivalence la valeur du pH
est infeacuterieur agrave 7 comme le montre le graphique preacuteceacutedent
4-7- Utilisation dun indicateur coloreacute
On se propose de deacuteterminer parmi les indicateurs coloreacutes proposeacutes ci-dessous celui qui
conviendrait le mieux si ce titrage pH-meacutetrique eacutetait remplaceacute par un titrage colorimeacutetrique
- Pheacutenolphtaleine (zone de virage 81 - 98)
- Heacutelianthine (zone de virage 32 - 44)
- Rouge de meacutethyle (zone de virage 42 - 62)
Un indicateur coloreacute convient pour un dosage acido-basique si sa zone de virage contient le
pH du point drsquoeacutequivalence E
Dans notre cas on a agrave leacutequivalence pHeacuteq = 51 Le rouge de meacutethyle dont la zone de virage
est comprise entre 42 et 62 est donc lindicateur coloreacute qui conviendrait le mieux
5- Suivi conductimeacutetrique dune reacuteaction acido-basique
Techniquement le dosage conductimeacutetrique est
utiliseacute quand drsquoautres meacutethodes nrsquoy parviennent
pas ou lorsque les reacutesultats obtenus sont
difficilement exploitables
Consideacuterons le dosage dun volume Va dune
solution dacide chlorhydrique de concentration
Ca par une solution dhydroxyde de sodium Cb
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
(H3O+ + Cl-)(aq) + (Na+ + HO-)(aq) = 2H2O(l) + (Na+ + Cl-)(aq)
Burette contenant la
solution titrante
(hydroxyde de sodium)
Conductimegravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide chlorhydrique)
Agitateur
magneacutetique 875 (mScm)
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Soit en supprimant les ions spectateurs
H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l)
Afin que la variation de la conductiviteacute ne soit due quagrave la variation du nombre dions de
chaque espegravece et non agrave la dilution il faut que le volume du meacutelange soit quasi constant malgreacute
les ajouts de solution de soude
Pour cela le volume initial Va dacide doit ecirctre important et la concentration Cb de la
solution de soude ajouteacutee doit ecirctre nettement supeacuterieure agrave la concentration Ca de lacide
chlorhydrique
La courbe repreacutesentant la variation de la
conductiviteacute en fonction du volume Vb
de base ajouteacutee montre deux parties
lineacuteaires dont lintersection a pour
abscisse le volume Vbeacuteq de soude verseacute agrave
leacutequivalence
La concentration de la solution dacide
chlorhydrique est donneacutee par la relation
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
Lallure de cette courbe est facile agrave interpreacuteter et comprendre
Le beacutecher contient initialement des ions H3O+ et Cl-
Apregraves un ajout de soude avant leacutequivalence on a agrave volume quasi constant une diminution
des ions H3O+de grande conductiviteacute une augmentation eacutequivalente des ions Na+ de
moindre conductiviteacute et un nombre inchangeacute dions Cl- La conductiviteacute diminue donc
A leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ est devenue nulle
Ces ions H3O+ de grande conductiviteacute ont eacuteteacute remplaceacutes par des ions Na+ de moindre
conductiviteacute Le nombre dions Cl- est inchangeacute La conductiviteacute atteint son minimum
Apregraves leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ reste nulle
Vb (mL)
Vbeacuteq
(mScm-1)
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Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
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On en deacuteduit sa valeur
K = 10-00
10-92 = 1092
Cette valeur eacuteleveacutee de K ne suffit pas pour affirmer que la reacuteaction est totale En effet le
taux davancement de la reacuteaction deacutepend de K mais aussi des conditions initiales Ici on
admet quapregraves chaque ajout dacide la reacuteaction est totale pour le reacuteactif limitant (agrave
leacutequivalence elle est totale pour les deux reacuteactifs)
4-4- Volume dacide verseacute agrave lrsquoeacutequivalence
En ce point eacutequivalent la courbe dpH
dVa repreacutesentant leacutevolution de la deacuteriveacutee du pH par
rapport au volume Va passe par un extremum dont les coordonneacutees sont
Vaeacuteq = 20mL pHeacuteq = 51
4-5- Concentration Cb de la solution drsquoammoniac
A lrsquoeacutequivalence les reacuteactifs sont introduits dans les proportions stœchiomeacutetriques de la
reacuteaction de dosage Ils sont donc tous deux inteacutegralement consommeacutes
Si avant leacutequivalence le reacuteactif limitant eacutetait le reacuteactif ajouteacute (reacuteactif titrant H3O+)
apregraves leacutequivalence le reacuteactif limitant est le reacuteactif initialement preacutesent dans le beacutecher
(reacuteactif titreacute NH3)
A leacutequivalence on a donc
neacuteq(acide ajouteacute) = ni(ammoniaque)
Dougrave la relation
CaVaeacuteq = CbVb
On en deacuteduit la concentration Cb de la solution dammoniaque
Cb = CaVaeacuteq
Vb =
010 times 0020
0020 = 010molL-1
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4-6- Aciditeacute de la solution agrave lrsquoeacutequivalence
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
Cette eacutequation montre quagrave leacutequivalence les ions ammonium NH4+ acides sont majoritaires
(avec les ions chlorure Cl- qui sont passifs) Par conseacutequent agrave leacutequivalence la valeur du pH
est infeacuterieur agrave 7 comme le montre le graphique preacuteceacutedent
4-7- Utilisation dun indicateur coloreacute
On se propose de deacuteterminer parmi les indicateurs coloreacutes proposeacutes ci-dessous celui qui
conviendrait le mieux si ce titrage pH-meacutetrique eacutetait remplaceacute par un titrage colorimeacutetrique
- Pheacutenolphtaleine (zone de virage 81 - 98)
- Heacutelianthine (zone de virage 32 - 44)
- Rouge de meacutethyle (zone de virage 42 - 62)
Un indicateur coloreacute convient pour un dosage acido-basique si sa zone de virage contient le
pH du point drsquoeacutequivalence E
Dans notre cas on a agrave leacutequivalence pHeacuteq = 51 Le rouge de meacutethyle dont la zone de virage
est comprise entre 42 et 62 est donc lindicateur coloreacute qui conviendrait le mieux
5- Suivi conductimeacutetrique dune reacuteaction acido-basique
Techniquement le dosage conductimeacutetrique est
utiliseacute quand drsquoautres meacutethodes nrsquoy parviennent
pas ou lorsque les reacutesultats obtenus sont
difficilement exploitables
Consideacuterons le dosage dun volume Va dune
solution dacide chlorhydrique de concentration
Ca par une solution dhydroxyde de sodium Cb
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
(H3O+ + Cl-)(aq) + (Na+ + HO-)(aq) = 2H2O(l) + (Na+ + Cl-)(aq)
Burette contenant la
solution titrante
(hydroxyde de sodium)
Conductimegravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide chlorhydrique)
Agitateur
magneacutetique 875 (mScm)
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Soit en supprimant les ions spectateurs
H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l)
Afin que la variation de la conductiviteacute ne soit due quagrave la variation du nombre dions de
chaque espegravece et non agrave la dilution il faut que le volume du meacutelange soit quasi constant malgreacute
les ajouts de solution de soude
Pour cela le volume initial Va dacide doit ecirctre important et la concentration Cb de la
solution de soude ajouteacutee doit ecirctre nettement supeacuterieure agrave la concentration Ca de lacide
chlorhydrique
La courbe repreacutesentant la variation de la
conductiviteacute en fonction du volume Vb
de base ajouteacutee montre deux parties
lineacuteaires dont lintersection a pour
abscisse le volume Vbeacuteq de soude verseacute agrave
leacutequivalence
La concentration de la solution dacide
chlorhydrique est donneacutee par la relation
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
Lallure de cette courbe est facile agrave interpreacuteter et comprendre
Le beacutecher contient initialement des ions H3O+ et Cl-
Apregraves un ajout de soude avant leacutequivalence on a agrave volume quasi constant une diminution
des ions H3O+de grande conductiviteacute une augmentation eacutequivalente des ions Na+ de
moindre conductiviteacute et un nombre inchangeacute dions Cl- La conductiviteacute diminue donc
A leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ est devenue nulle
Ces ions H3O+ de grande conductiviteacute ont eacuteteacute remplaceacutes par des ions Na+ de moindre
conductiviteacute Le nombre dions Cl- est inchangeacute La conductiviteacute atteint son minimum
Apregraves leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ reste nulle
Vb (mL)
Vbeacuteq
(mScm-1)
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Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
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4-6- Aciditeacute de la solution agrave lrsquoeacutequivalence
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
H3O+(aq) + NH3(aq) = H2O(liq) + NH4
+(aq)
Cette eacutequation montre quagrave leacutequivalence les ions ammonium NH4+ acides sont majoritaires
(avec les ions chlorure Cl- qui sont passifs) Par conseacutequent agrave leacutequivalence la valeur du pH
est infeacuterieur agrave 7 comme le montre le graphique preacuteceacutedent
4-7- Utilisation dun indicateur coloreacute
On se propose de deacuteterminer parmi les indicateurs coloreacutes proposeacutes ci-dessous celui qui
conviendrait le mieux si ce titrage pH-meacutetrique eacutetait remplaceacute par un titrage colorimeacutetrique
- Pheacutenolphtaleine (zone de virage 81 - 98)
- Heacutelianthine (zone de virage 32 - 44)
- Rouge de meacutethyle (zone de virage 42 - 62)
Un indicateur coloreacute convient pour un dosage acido-basique si sa zone de virage contient le
pH du point drsquoeacutequivalence E
Dans notre cas on a agrave leacutequivalence pHeacuteq = 51 Le rouge de meacutethyle dont la zone de virage
est comprise entre 42 et 62 est donc lindicateur coloreacute qui conviendrait le mieux
5- Suivi conductimeacutetrique dune reacuteaction acido-basique
Techniquement le dosage conductimeacutetrique est
utiliseacute quand drsquoautres meacutethodes nrsquoy parviennent
pas ou lorsque les reacutesultats obtenus sont
difficilement exploitables
Consideacuterons le dosage dun volume Va dune
solution dacide chlorhydrique de concentration
Ca par une solution dhydroxyde de sodium Cb
Leacutequation de la reacuteaction seacutecrit
(H3O+ + Cl-)(aq) + (Na+ + HO-)(aq) = 2H2O(l) + (Na+ + Cl-)(aq)
Burette contenant la
solution titrante
(hydroxyde de sodium)
Conductimegravetre
Becirccher contenant la
solution agrave titrer
(acide chlorhydrique)
Agitateur
magneacutetique 875 (mScm)
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Soit en supprimant les ions spectateurs
H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l)
Afin que la variation de la conductiviteacute ne soit due quagrave la variation du nombre dions de
chaque espegravece et non agrave la dilution il faut que le volume du meacutelange soit quasi constant malgreacute
les ajouts de solution de soude
Pour cela le volume initial Va dacide doit ecirctre important et la concentration Cb de la
solution de soude ajouteacutee doit ecirctre nettement supeacuterieure agrave la concentration Ca de lacide
chlorhydrique
La courbe repreacutesentant la variation de la
conductiviteacute en fonction du volume Vb
de base ajouteacutee montre deux parties
lineacuteaires dont lintersection a pour
abscisse le volume Vbeacuteq de soude verseacute agrave
leacutequivalence
La concentration de la solution dacide
chlorhydrique est donneacutee par la relation
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
Lallure de cette courbe est facile agrave interpreacuteter et comprendre
Le beacutecher contient initialement des ions H3O+ et Cl-
Apregraves un ajout de soude avant leacutequivalence on a agrave volume quasi constant une diminution
des ions H3O+de grande conductiviteacute une augmentation eacutequivalente des ions Na+ de
moindre conductiviteacute et un nombre inchangeacute dions Cl- La conductiviteacute diminue donc
A leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ est devenue nulle
Ces ions H3O+ de grande conductiviteacute ont eacuteteacute remplaceacutes par des ions Na+ de moindre
conductiviteacute Le nombre dions Cl- est inchangeacute La conductiviteacute atteint son minimum
Apregraves leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ reste nulle
Vb (mL)
Vbeacuteq
(mScm-1)
Thierry CHAUVET Terminale S - Page 1313 Sciences Physiques au Lyceacutee
Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
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Soit en supprimant les ions spectateurs
H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l)
Afin que la variation de la conductiviteacute ne soit due quagrave la variation du nombre dions de
chaque espegravece et non agrave la dilution il faut que le volume du meacutelange soit quasi constant malgreacute
les ajouts de solution de soude
Pour cela le volume initial Va dacide doit ecirctre important et la concentration Cb de la
solution de soude ajouteacutee doit ecirctre nettement supeacuterieure agrave la concentration Ca de lacide
chlorhydrique
La courbe repreacutesentant la variation de la
conductiviteacute en fonction du volume Vb
de base ajouteacutee montre deux parties
lineacuteaires dont lintersection a pour
abscisse le volume Vbeacuteq de soude verseacute agrave
leacutequivalence
La concentration de la solution dacide
chlorhydrique est donneacutee par la relation
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
Lallure de cette courbe est facile agrave interpreacuteter et comprendre
Le beacutecher contient initialement des ions H3O+ et Cl-
Apregraves un ajout de soude avant leacutequivalence on a agrave volume quasi constant une diminution
des ions H3O+de grande conductiviteacute une augmentation eacutequivalente des ions Na+ de
moindre conductiviteacute et un nombre inchangeacute dions Cl- La conductiviteacute diminue donc
A leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ est devenue nulle
Ces ions H3O+ de grande conductiviteacute ont eacuteteacute remplaceacutes par des ions Na+ de moindre
conductiviteacute Le nombre dions Cl- est inchangeacute La conductiviteacute atteint son minimum
Apregraves leacutequivalence toujours agrave volume quasi constant la quantiteacute dions H3O+ reste nulle
Vb (mL)
Vbeacuteq
(mScm-1)
Thierry CHAUVET Terminale S - Page 1313 Sciences Physiques au Lyceacutee
Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
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Le nombre dions Cl- est inchangeacute Le nombre dions Na- et dions HO- de grande
conductiviteacute augmente La conductiviteacute augmente
Remarque Afin de deacuteterminer le point de la courbe correspondant agrave leacutequivalence il faut
que la partie ascendante figure sur le scheacutema Il est donc neacutecessaire tout comme pour le
dosage pH-meacutetrique et contrairement agrave ce qui se passe pour un dosage colorimeacutetrique de
poursuivre lajout de reacuteactif titrant apregraves leacutequivalence
Le tableau davancement du systegraveme agrave leacutequivalence est le suivant
Equation H3O+(aq) + HO-
(aq) = 2H2O(l))
Etat initial
(mol)
Avancement
0 CaVa CbVbeacuteq Excegraves
Etat agrave la date t
(mol)
Avancement
x CaVa - x CbVbeacuteq - x Excegraves
Etat Final
(mol)
Avancement xeacuteq
CaVa - xeacuteq = 0 CbVbeacuteq - xeacuteq = 0 Excegraves
A leacutequivalence les deux reacuteactifs (H3O+ et HO-) disparaissant totalement on aura
xeacuteq = CaVa = CbVbeacuteq
Dougrave la concentration Ca de la solution dacide chlorhydrique
Ca = Cb Vbeacuteq
Va
