|
T.P. Contrôle de Chimie
Réactions acido-basique et conductimétrie
On dispose de deux solutions aqueuses ( SA ) et ( SB ).
( SA ) est une solution d’acide chlorhydrique ( H3O+ + Cl- ), de concentration CA, et de conductivité sA.
( SB ) est une solution d’hydroxyde de sodium ( Na+ + HO- ), de concentration CB, et de conductivité sB.
A / Partie expérimentale
1 / Étalonnage de la cellule conductimétrique
On utilise une cellule conductimétrique couplée à un conductimètre.
Rincer la cellule conductimétrique avec de l’eau distillé, et l’essuyer ensuite délicatement avec du sopalin.
Plonger alors la cellule conductimétrique dans le bêcher contenant la solution de référence de chlorure de potassium de concentration c égale à 1,00.10-2 mol/L.
Remarque :
On place le bêcher qui contient la solution sur un agitateur magnétique pour homogénéiser le mélange.
Allumer le conductimètre, choisir le calibre 2 ms/cm, et vérifier que la température est bien réglée sur 25°C.
Mesurer la conductivité s de la solution de chlorure de potassium.
1 ) Calculer la conductivité molaire ionique de la solution de chlorure de potassium, puis calculer la conductivité de la solution.
2 ) Convertir le résultat de la conductivité de la solution de chlorure de potassium en S/m trouvé à la question précédente en mS/cm.
Régler alors le conductimètre, à l’aide d’un tournevis, pour que la valeur affichée soit égale à 1,412 mS/cm.
Faire vérifier le montage par le professeur
3 ) Expliquer succinctement la raison pour laquelle la valeur que l’on utilise pour étalonner le conductimètre est plus faible que celle obtenue à la question 2).
2 / Détermination de la conductance des deux solutions aqueuses
Rincer la cellule conductimétrique avec de l’eau distillé, l’essuyer de nouveau avec du sopalin, et la placer dans le bêcher contenant la solution d’acide chlorhydrique.
4 ) Mesurer la conductivité sA de la solution d’acide chlorhydrique.
Rincer la cellule conductimétrique avec de l’eau distillé, l’essuyer, et la placer dans le bêcher contenant la solution d’hydroxyde de sodium (soude).
5 ) Mesurer la conductivité sB de la solution d’hydroxyde de sodium.
3 / Détermination de la concentration des deux solutions
6 ) Calculer la conductivité molaire ionique ?A et ?B de chacune des deux solutions.
7 ) Calculer alors la concentration CA et CB de chacune des deux solutions (on utilise alors les conductivités sA et sB mesurées précédemment en les convertissant en S/m).
4 / Étude du mélange des deux solutions
On prélève 40 mL de la solution SA d’acide chlorhydrique à l’aide d’une éprouvette graduée. On verse le tout dans un bêcher, et on renouvelle l’opération en prélevant cette fois ci 40 mL de la solution SB d’hydroxyde de sodium (rincer l’éprouvette graduée avec de l’eau distillé entre les deux mesures).
La solution ainsi constituée s’appelle SC.
Rincer la cellule conductimétrique avec de l’eau distillé, l’essuyer, et la placer dans le bêcher contenant la solution SC.
8 ) Mesurer la conductivité sC de la solution SC.
B / Partie théorique
9 ) Exprimer la conductivité sC de la solution SC en fonction conductivité sA et sB (justifier votre expression).
10 ) Comparer sC avec ( sA / 2 + sB / 2 ).
11 ) Expliquer comment le résultat précédent met en évidence le fait qu’une réaction chimique a eu lieu entre la solution d’acide chlorhydrique et la solution d’hydroxyde de sodium.
12 ) Sachant que cette réaction est une réaction de type acido-basique, que peut-on en déduire concernant l’ion oxonium H3O+ ?
13 ) Préciser les couples acide/base mis en jeu lors de cette réaction.
14 ) Écrire les demi-équations acido-basique pour chaque couple et en déduire l’équation chimique de la réaction.
15 ) En déduire le sens de la variation de la conductivité de la solution.
16 ) Déterminer le réactif limitant de la réaction ainsi que les entités présentes dans la solution SC.
17 ) Proposer une méthode expérimentale simple pour prouver que le réactif limitant est bien celui déterminé à la question précédente.
Données : conductivités molaires ioniques à 25°C
? ( H3O+ ) = 35,0.10-3 S.m2.mol-1
? ( Na+ ) = 5,01.10-3 S.m2.mol-1
? ( K+ ) = 7,35.10-3 S.m2.mol-1
? ( HO- ) = 19,8.10-3 S.m2.mol-1
? ( Cl- ) = 7,63.10-3 S.m2.mol-1
| 
