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SPECIALITE 5 : titrage acido-basique des ions hydrogénocarbonate dans une eau minérale : Objectifs :

• effectuer un dosage par titrage pH-métrique d’une dibase en solution aqueuse • apprendre à choisir un indicateur coloré • déterminer le titre alcalimétrique d’une eau minérale par dosage colorimétrique 1. Notions préliminaires :

• A quoi sert un dosage ? • Quelle différence y a-t-il entre un dosage par étalonnage et un dosage par titrage ? • Les eaux minérales contiennent de nombreuses espèces ioniques dissoutes.

Cite quelques unes d’entre-elles (nom et formule chimique de ces ions):

Parmi ces espèces, on rencontre l’ion hydrogénocarbonate, de formule chimique HCO3−−−−(aq)

et appelé aussi ion bicarbonate (à ne pas confondre avec l’ion carbonate CO32−−−− ).

Il est important de doser cet ion car si sa concentration est trop forte, l’eau est impropre à la consommation (le pH est trop basique). • L’ion hydrogénocarbonate appartient à deux couples acide/base.

Ecris les demi-équations chimiques associées à ces couples :

CO2,H2O(aq)/ HCO3−(aq) pKA1=6,4

HCO3−(aq)/ CO3

2−(aq) pKA2=10,3

• Représente les domaines de prédominance pour ces espèces sur un axe gradué en pH

• Comment doit être le pH d’une eau minérale pour que la concentration en ions carbonate soit au moins 100 fois plus faible que la concentration en ions hydrogénocarbonate.

• Essaye de prévoir ce qui va se passer si on ajoute de l’acide dans une eau minérale contenant beaucoup d’ions hydrogénocarbonate ?

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2. Dosage pH-métrique d’une solution de carbonate de sodium :

Tu vas effectuer le dosage pH-métrique de 10,0mL d’une solution aqueuse de carbonate de sodium de concentration CB par une solution d’acide chlorhydrique de concentration CA=1,00.10−1mol.L−1.

• Représente ci-contre le schéma annoté du dispositif expérimental utilisé pour ce dosage.

• Exprime en fonction de CB les concentrations des ions présents dans la solution basique avant le début du dosage.

• Ecris les équations des deux réactions de titrage qui se produisent successivement lors de ce dosage :

• Montre que ces deux réactions sont effectivement utilisables pour effectuer un dosage.

On rappelle les valeurs des pKA pour les couples H3O+/H2O pKA=0 et H2O/HO− pKA=14 • Complète le tableau suivant et construis la courbe pH=f(VA).

VA en mL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

pH

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• Détermine par la méthode des tangentes les deux points d’équivalence sur cette courbe. Quelles sont leurs coordonnées ? Compare les volumes correspondants

• Ecris les équations bilan du titrage à la première et à la deuxième équivalence. Retrouve ainsi la relation qui existe entre les volumes de solution acide ajoutés pour chaque équivalence.

• Quel indicateur coloré te parait le mieux adapté pour déterminer chacune des deux équivalences par titrage colorimétrique ? justifie tes choix.

• Détermine la valeur de CB. 3. Détermination du titre alcalimétrique de l’eau d’Evian par dosage colorimétrique :

Dans les eaux minérales, l’alcalinité (ou la basicité) est due principalement à la présence des ions hydrogénocarbonate HCO3−−−−

(aq) et (éventuellement) des ions carbonate CO32−−−− (aq).

L’alcalinité d’une eau est dosée par un acide fort, par exemple l’acide chlorhydrique.

• Le titre alcalimétrique T.A. est par définition le volume, exprimé en mL, d’acide fort de concentration CA= 2,00.10−2mol.L−1 nécessaire pour doser 100mL d’eau en présence de phénolphtaléine... quels sont alors les ions dosés ?

Prélève avec ..................................................... 50,0mL d’eau d’Evian, verse les dans un bécher et rajoute quelques gouttes de phénolphtaléine.

Que constates-tu ?

Déduis-en que la valeur du T.A. pour l’eau d’Evian est nulle.

• Le titre alcalimétrique complet T.A.C. est par définition le volume, exprimé en mL, d’acide fort de concentration CA= 2,00.10−2mol.L−1 nécessaire pour doser 100mL d’eau en présence de vert de bromocrésol... quels sont alors les ions dosés ?

Détermine la valeur du T.A.C. pour l’eau d’Evian en dosant un volume de 50,0mL.