ENVIRONNEMENT DE RECETTE

Constitution et transformations de la matière - Spécialité

Dosages par titrage

Exercice 1 : Dosage d'eau oxygénée par des ions permanganate

On réalise le titrage d’une eau oxygénée par les ions permanganate.
L’eau oxygénée est une solution de peroxyde d’hydrogène dont la formule est \(H_2O_2\).
Le peroxyde d’hydrogène participe à un couple oxydant réducteur \(O_2(g)\)/\(H_2O_2(aq)\).
Les ions permanganate \(MnO_4^{-}\) participent au couple oxydant réducteur \(MnO_4^{-}(aq)\)/\(Mn^{2+}(aq)\).

Écrire l’équation de la réaction de titrage dans le sens direct.
On utilisera le symbole \( \longrightarrow \) du clavier virtuel.

On note \(C_1\) la concentration de l'eau oxygénée, \(C_2\) la concentration en ions permanganate, \(V_1\) et \(V_2\) les volumes des 2 solutions à l'équivalence.

Déterminer la relation à l’équivalence.

La solution d’ions permanganate est dans la burette avec \([MnO_4^{-}] = 0,06\:mol\mathord{\cdot}L^{-1}\). Dans l’erlenmeyer, on a placé \(V_1 = 30\:mL\) d’eau oxygénée. L’équivalence est repérée par l’arrêt de la décoloration de la solution de permanganate de potassium. La solution dans l’erlenmeyer passe de l’incolore au violet. Le volume à l’équivalence est \(V_2 = 60\:mL\).

Déterminer la concentration en quantité de matière (concentration molaire) du peroxyde d’hydrogène dans l’eau oxygénée.
On donnera la réponse avec 2 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.

Exercice 2 : Titrage pH métrique d’un comprimé d’acide ascorbique

Dans tout l'exercice, on utilisera les valeurs exactes pour faire les calculs, qu'on arrondira au dernier moment.

On dissout un comprimé de masse \( m_0 = 500 mg \) de vitamine C (acide ascorbique de formule \( C_{6}H_{8}O_{6} \) ) dans de l’eau distillée pour obtenir une solution de volume \( V_A = 100mL \).
On réalise alors un titrage pH-métrique de l’acide ascorbique de cette solution par une solution d'hydroxyde de sodium \( ( NA^{+}(aq), HO^{-}(aq)) \).
La solution titrante a une concentration \( c = 0,150 mol\mathord{\cdot}L^{-1} \).
Le volume équivalent obtenu lors du titrage est \( V_E = 3,788 mL \).

Données
On donne les masses molaires (en \(g \mathord{\cdot} mol^{-1} \) ) suivantes :
  • \(M(H) = 1,0 \)
  • \(M(C) = 12,0 \)
  • \(M(O) = 16,0 \)
Calculer la quantité de matière d’acide ascorbique dans la solution.
On donnera la réponse avec 3 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
En déduire la masse d’acide ascorbique contenue dans le comprimé.
On arrondira la réponse avec 3 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.
Quel est le pourcentage massique d’acide ascorbique dans le comprimé ?
On arrondira la réponse au % près

Exercice 3 : Titrage de l’ammonium d’un engrais par conductimétrie

On souhaite vérifier le pourcentage massique de nitrate d’ammonium \( NH_{4}NO_{3} \) d’un engrais commercial. Pour cela on dissout une masse \( m = 1,5 g \) d’engrais dans de l’eau distillée pour obtenir \( V = 40 mL \) de solution. On prélève un volume \( V_A = 10 mL \) de cette solution. On ajoute à cela un volume de \( 100 mL \) d’eau distillée avant de procéder au titrage de la solution obtenue par une solution d’hydroxyde de sodium \( (Na^{+}_{(aq)},HO^{-}_{(aq)}) \) de concentration \( C = 3,00 \times 10^{-1} mol\mathord{\cdot}L^{-1} \).
On obtient la courbe de titrage suivante :

Déterminer graphiquement le volume à l'équivalence \( V_{eq} \).
On donnera le résultat avec l'unité qui convient.
En déduire la concentration \( C_A \) des ions \( NH^{+}_{4} \) dans le volume \( V_A \) de solution.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Données :
  • \( M_{NH_{4}NO_{3}} = 80 g\mathord{\cdot}mol^{-1} \)
Quel est le pourcentage massique de nitrate d’ammonium \( NH_{4}NO_{3} \) dans l’engrais testé ?
On donnera un résultat arrondi à \( 0,1 \%\) près et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 4 : Identifier les réactifs, produits, spectateurs et limitants d'une réaction.

On étudie l'évolution d'un système chimique subissant une transformation chimique.
À l'état initial, le système contient environ :
  1. \(1,4\) mole de \(H^{+}\).
  2. \(0\) mole de \(H_{2}\).
  3. \(1,4\) mole de \(Zn\).
  4. \(0\) mole de \(Zn^{2+}\).
  5. \(0,9\) mole de \(N_{2}\).

À l'état final, le système contient environ :
  1. \(0\) mole de \(H^{+}\).
  2. \(0,7\) mole de \(H_{2}\).
  3. \(0,7\) mole de \(Zn\).
  4. \(0,7\) mole de \(Zn^{2+}\).
  5. \(0,9\) mole de \(N_{2}\).

Compléter les phrases suivantes avec les mots réactif, produit ou spectateur.
Dans la transformation qu'a subi le système, \(H^{+}\) est un .
Dans la transformation qu'a subi le système, \(H_{2}\) est un .
Dans la transformation qu'a subi le système, \(Zn\) est un .
Dans la transformation qu'a subi le système, \(Zn^{2+}\) est un .
Dans la transformation qu'a subi le système, \(N_{2}\) est un .
Quel est le réactif limitant de la réaction chimique ayant eu lieu ?
S'il n'y a pas de réactif limitant, écrire "aucun".

Exercice 5 : Identifier le réactif limitant dans une réaction dont les quantités de réactifs doivent être calculées

On considère la réaction suivante : \[ 4Fe(s) + 3O_{2}(g) \longrightarrow 2Fe_{2}O_{3}(s) \]
Quantités initiales :
  • \( Fe : 106\:g \)
    • Masse molaire : \( 55,8\:g\mathord{\cdot}mol^{-1} \)
  • \( O_{2} : 52,8\:L \)
    • Masse molaire : \( 32,0\:g\mathord{\cdot}mol^{-1} \)

On précise que, dans les conditions de l'expérience, la quantité de matière d'un gaz se calcule, à partir du volume, comme suit :\[ n_{gaz} = \frac{V}{V_{m}} \text{ avec } V_{m} = 24 \: L \cdot mol^{-1} \]
Quel est le réactif limitant de cette réaction ?
Exemple de réponse : \( Fe^{3+} \)
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False