(1) Titrage conductimétrique d’un déboucheur de canalisations

Un déboucheur de canalisations est une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (Na⁺_(aq) + HO⁻_(aq)).

Le but de ce TP est de déterminer le pourcentage massique d’hydroxyde de sodium de ce produit. A cet effet, on va réaliser un titrage conductimétrique du déboucheur de canalisations par une solution d’acide chlorhydrique (H₃O⁺_(aq) + Cl⁻_(aq)) de concentration C_A = 0,10 mol/L.

I. Réaction de titrage

1. Écrire l’équation de la réaction de titrage. Préciser les couples acide / base intervenant dans cette réaction.

2. Donner l'expression de la constante d'équilibre K de cette réaction et la calculer.

On donne, à 25 °C : pKa₁ = pKa(H₃O⁺ / H₂O) = 0 et pKa₂ = pKa(H₂O / HO⁻) = 14,0.

Cette réaction est–elle totale ?

II. Titrage conductimétrique : acquisition de la courbe σ = f(V_A)

On se propose de déterminer le pourcentage massique d’hydroxyde de sodium du déboucheur en dosant une solution diluée de ce produit par une solution aqueuse de chlorure d’hydrogène (acide chlorhydrique) de concentration  CA = 0,10 mol.L−1. 1. GANTS et LUNETTES A l'aide d'une pipette jaugée (ou graduée), prélever 5,0 mL de déboucheur et le verser dans une fiole jaugée de 500 mL ; compléter avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge et homogénéiser. Soit S la solution obtenue. 2. On appelle C et CS les concentrations molaires volumiques d’hydroxyde de sodium apporté du déboucheur et de la solution S. Quelle relation y a-t-il entre C et CS ? 3. Réaliser le montage de titrage conductimétrique : 4. Ajouter 200 mL d’eau distillée (mesurée avec une éprouvette graduée) dans le bécher. 5. Régler les paramètres de l’acquisition de la courbe dans Generis (→ Acquisition → Paramètres) puis réaliser le titrage. 6. Imprimer la courbe de titrage.

III. Exploitation du titrage

1. Déterminer le volume V_Ae de solution d’acide chlorhydrique versé à l'équivalence.

2. En déduire la concentration C_S en hydroxyde de sodium de la solution S puis la concentration C du déboucheur.

3. Peser 50 mL du déboucheur. En déduire sa masse volumique.

4. Calculer le pourcentage massique d’hydroxyde de sodium du déboucheur de canalisations.

IV. Questions annexes

1. Indiquer les ions spectateurs de la réaction de titrage.

2. Comment évolue la quantité de matière d'ions Na⁺ au cours du titrage ?

3. Même question pour les ions HO^– et Cl⁻. Pourquoi dit-on que les ions Cl⁻ remplacent les ions HO⁻ ?

4. Sachant que λ(HO^–) = 19,9 mS.m².mol⁻¹ et que λ(Cl⁻) = 7,6 mS.m².mol⁻¹, interpréter la diminution de σ dans le premier domaine de la courbe. Quel est le réactif limitant ?

5. Pourquoi peut-on dire que les ions H₃O⁺ sont en excès dans le second domaine du graphique  ?

Matériel :

Au bureau :

• Déboucheur liquide
• Solution d’acide chlorhydrique : 250 mL, 0,100 mol/L précis
• Crayons pour écrire sur le verre
• 1 éprouvette graduée 50 mL, 1 éprouvette graduée 500 mL, 1 fiole jaugée 50 mL
• 1 fiole jaugée 500 mL
• 1 pipette jaugée ou graduée 5,0 mL
• 1 bécher
• 1 balance électronique
• Gants et lunettes

par groupe :

• 1 électrode conductimétrique + 1 support
• 1 agitateur magnétique + 1 turbulent
• 1 grand bécher
• 1 pissette eau distillée
• 1 burette graduée
• 1 pipette jaugée 20 mL + 1 propipette.