Ressources · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie
Titrage : déterminer une quantité de matière
Le titrage direct d’une espèce en solution : titré, titrant et réaction support d’oxydoréduction ; l’évolution des quantités de matière et le changement de réactif limitant au cours du titrage ; la définition de l’équivalence et la relation entre les quantités de réactifs introduites ; le repérage de l’équivalence par un changement de couleur ; la réalisation d’un titrage et l’exploitation du volume équivalent.
À propos de cette page
Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Devoir surveillé – Titrage : déterminer une quantité de matière
Durée : 60 min – Calculatrice autorisée – Sur 20 points · Spécialité Physique-Chimie 1ʳᵉ
Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Exercice 1 – Titrer une solution de sulfate de fer(II) ★★
(4 pts)On veut déterminer la concentration en ions fer(II) d’une solution de sulfate de fer(II). On en prélève 20,0 mL, on les acidifie, puis on verse une solution de permanganate de potassium de concentration connue. Équation : MnO₄⁻(aq) + 5 Fe²⁺(aq) + 8 H⁺(aq) → Mn²⁺(aq) + 5 Fe³⁺(aq) + 4 H₂O(ℓ). Le permanganate est violet ; les autres espèces sont presque incolores aux concentrations utilisées.
- a)Nommer le réactif titré et le réactif titrant, et indiquer la verrerie qui contient chacun d’eux.
- b)Donner les trois qualités que doit avoir la réaction support d’un titrage.
- c)Décrire la couleur du mélange avant l’équivalence, puis juste après, et justifier.
- d)Les ions H⁺ figurent dans l’équation. Expliquer pourquoi ils ne sont ni le titré ni le titrant.
Exercice 2 – Avant et après l’équivalence ★★
(4 pts)On titre 20,0 mL d’eau oxygénée à 5,00 × 10⁻² mol·L⁻¹ par une solution acidifiée de permanganate à 2,00 × 10⁻² mol·L⁻¹. Équation : 2 MnO₄⁻ + 5 H₂O₂ + 6 H⁺ → 2 Mn²⁺ + 5 O₂ + 8 H₂O ; les ions H⁺ sont en excès.
- a)Calculer la quantité initiale de peroxyde d’hydrogène, puis le volume équivalent.
- b)Pour V = 10,0 mL versés, déterminer le réactif limitant et la quantité de peroxyde d’hydrogène restant.
- c)Pour V = 25,0 mL versés, déterminer la quantité d’ions permanganate présents dans le bécher.
- d)Expliquer en une phrase ce qu’est le « changement de réactif limitant » au cours de ce titrage.
Exercice 3 – La relation à l’équivalence ★★
(4 pts)Une solution de sel de Mohr contient des ions fer(II). On en titre 20,0 mL par une solution acidifiée de dichromate de potassium à 1,20 × 10⁻² mol·L⁻¹, avec un indicateur coloré ; le volume équivalent vaut 14,5 mL. Équation : Cr₂O₇²⁻ + 6 Fe²⁺ + 14 H⁺ → 2 Cr³⁺ + 6 Fe³⁺ + 7 H₂O.
- a)Définir l’équivalence d’un titrage.
- b)À l’aide d’un tableau d’avancement à l’équivalence, établir la relation entre n0(Fe²⁺) et la quantité d’ions dichromate versés.
- c)Calculer la concentration en ions fer(II) de la solution.
- d)Un élève écrit CAVA = CBVE. Quelle valeur trouve-t-il ? Expliquer son erreur.
Exercice 4 – Le thiosulfate d’un bain fixateur ★★★
(4 pts)Un bain fixateur de photographie argentique est préparé en dissolvant du thiosulfate de sodium seul dans l’eau, pour obtenir 0,80 mol·L⁻¹ en ions thiosulfate. On dilue le bain 50 fois, puis on titre 10,0 mL de la solution diluée, additionnés d’empois d’amidon, par une solution de diiode à 5,00 × 10⁻³ mol·L⁻¹. Le volume équivalent vaut 15,6 mL. Équation : I₂ + 2 S₂O₃²⁻ → 2 I⁻ + S₄O₆²⁻. Seul le diiode est coloré.
- a)Décrire le changement de couleur observé à l’équivalence et l’expliquer.
- b)Établir la relation entre la quantité d’ions thiosulfate titrés et la quantité de diiode versée à l’équivalence.
- c)Calculer la concentration en ions thiosulfate de la solution diluée, puis celle du bain.
- d)Comparer à la valeur visée par un écart relatif et conclure.
Exercice 5 – Protocole et erreurs de manipulation ★★★
(4 pts)Lors d’une séance de travaux pratiques, des élèves titrent 10,0 mL d’une solution d’ions fer(II) par le permanganate à 1,00 × 10⁻² mol·L⁻¹ (1 MnO₄⁻ pour 5 Fe²⁺). Un premier titrage, millilitre par millilitre, montre que la teinte rose apparaît entre 12 et 13 mL.
- a)Décrire la préparation de la burette avant le titrage.
- b)Expliquer l’intérêt de ce premier titrage rapide et décrire le second.
- c)Le second titrage donne VE = 12,40 mL. Calculer la concentration en ions fer(II).
- d)Un groupe utilise une pipette jaugée encore mouillée d’eau distillée pour prélever la prise d’essai. Prévoir l’effet sur VE et sur la concentration trouvée.
Bon courage !
Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).
Voir le corrigé et le barème
Corrigé et barème – Titrage : déterminer une quantité de matière
Durée : 60 min – Calculatrice autorisée – Sur 20 points · Spécialité Physique-Chimie 1ʳᵉ
Exercice 1 – Titrer une solution de sulfate de fer(II) ★★
(4 pts)- a)Titré : l’ion fer(II) Fe²⁺, prélevé à la pipette jaugée et placé dans le bécher (0,5 pt). Titrant : l’ion permanganate MnO₄⁻, dans la burette graduée (0,5 pt). (1)
- b)Elle doit être rapide, totale et unique : chaque goutte réagit aussitôt, le réactif limitant disparaît, le titrant ne réagit avec rien d’autre. (1)
- c)Avant l’équivalence, le permanganate est limitant : chaque goutte se décolore, le mélange reste presque incolore (0,5 pt). Juste après, il est en excès : une teinte rose apparaît et persiste (0,5 pt). (1)
- d)Ils sont apportés en excès par l’acide : ils ne limitent jamais la réaction et leur quantité n’est ni cherchée ni connue précisément. Seuls Fe²⁺ (concentration cherchée) et MnO₄⁻ (concentration connue, volume mesuré) jouent ces rôles. (1)
Méthode — Le titré est dans le bécher, le titrant dans la burette ; c’est l’espèce colorée en excès après l’équivalence qui signale celle-ci.
Exercice 2 – Avant et après l’équivalence ★★
(4 pts)- a)n0(H₂O₂) = 5,00 × 10⁻² × 0,0200 = 1,00 × 10⁻³ mol (0,5 pt). nE(MnO₄⁻) = 2 ÷ 5 × 1,00 × 10⁻³ = 4,00 × 10⁻⁴ mol, VE = 4,00 × 10⁻⁴ ÷ 2,00 × 10⁻² = 20,0 mL (0,5 pt). (1)
- b)n(MnO₄⁻) = 2,00 × 10⁻² × 10,0 × 10⁻³ = 2,00 × 10⁻⁴ mol, xmax = 1,00 × 10⁻⁴ mol (contre 2,00 × 10⁻⁴ mol pour H₂O₂) : le permanganate est limitant (0,5 pt). Il reste 1,00 × 10⁻³ − 5 × 1,00 × 10⁻⁴ = 5,00 × 10⁻⁴ mol de H₂O₂ (0,5 pt). (1)
- c)Au-delà de 20,0 mL, H₂O₂ a disparu : le permanganate s’accumule. n = 2,00 × 10⁻² × (25,0 − 20,0) × 10⁻³ = 1,00 × 10⁻⁴ mol. (1)
- d)Avant 20,0 mL, le titrant MnO₄⁻ est limitant ; après, c’est le titré H₂O₂ : le réactif limitant change à l’équivalence, quand les deux ont été introduits dans les proportions stœchiométriques. (1)
Erreur fréquente — Croire que le titré est limitant dès le début : avant l’équivalence, c’est toujours le titrant versé qui est entièrement consommé.
Exercice 3 – La relation à l’équivalence ★★
(4 pts)- a)L’équivalence est l’état pour lequel le titré initial et le titrant versé ont été introduits dans les proportions stœchiométriques de l’équation : les deux sont entièrement consommés. (1)
- b)À l’équivalence : nE(Cr₂O₇²⁻) − xE = 0 et n0(Fe²⁺) − 6xE = 0 (0,5 pt), d’où n0(Fe²⁺) = 6 nE(Cr₂O₇²⁻) (0,5 pt). (1)
- c)nE(Cr₂O₇²⁻) = 1,20 × 10⁻² × 14,5 × 10⁻³ = 1,74 × 10⁻⁴ mol ; n0(Fe²⁺) = 6 × 1,74 × 10⁻⁴ = 1,044 × 10⁻³ mol (0,5 pt) ; C = 1,044 × 10⁻³ ÷ 0,0200 ≈ 5,22 × 10⁻² mol·L⁻¹ (0,5 pt). (1)
- d)Il trouve C = CBVE ÷ VA = 1,74 × 10⁻⁴ ÷ 0,0200 = 8,70 × 10⁻³ mol·L⁻¹, six fois trop peu (0,5 pt) : cette égalité suppose 1 ion fer(II) pour 1 ion dichromate, alors qu’il en faut 6 (0,5 pt). (1)
Méthode — Chaque quantité se divise par son propre nombre stœchiométrique : n0(titré) ÷ a = CBVE ÷ b.
Exercice 4 – Le thiosulfate d’un bain fixateur ★★★
(4 pts)- a)Avant l’équivalence, le diiode versé est limitant et consommé : le mélange reste incolore. À la première goutte en excès, le diiode colore l’empois : teinte bleu foncé persistante. (1)
- b)n0(S₂O₃²⁻) ÷ 2 = nE(I₂) ÷ 1, soit n0(S₂O₃²⁻) = 2 nE(I₂). (1)
- c)nE(I₂) = 5,00 × 10⁻³ × 15,6 × 10⁻³ = 7,80 × 10⁻⁵ mol ; n0(S₂O₃²⁻) = 1,56 × 10⁻⁴ mol ; solution diluée : 1,56 × 10⁻² mol·L⁻¹ (0,5 pt) ; bain : 50 × 1,56 × 10⁻² = 0,780 mol·L⁻¹ (0,5 pt). (1)
- d)(0,80 − 0,780) ÷ 0,80 = 0,025, soit un écart de 2,5 % (0,5 pt) : le bain a la concentration visée, aux incertitudes près (0,5 pt). (1)
Erreur fréquente — Oublier le facteur 50 de la dilution : on donnerait la concentration de la solution titrée, cinquante fois trop petite pour le bain.
Exercice 5 – Protocole et erreurs de manipulation ★★★
(4 pts)- a)Rincer la burette à l’eau distillée puis avec un peu de solution titrante, la remplir, chasser la bulle d’air sous le robinet et ajuster au zéro (lecture en haut du ménisque, la solution de permanganate étant très foncée). (1)
- b)Il encadre VE rapidement (0,5 pt). Le second, sur une nouvelle prise d’essai, va vite jusqu’à 12 mL puis se fait goutte à goutte jusqu’à la teinte rose persistante (0,5 pt). (1)
- c)n0(Fe²⁺) = 5 × 1,00 × 10⁻² × 12,40 × 10⁻³ = 6,20 × 10⁻⁴ mol (0,5 pt) ; C = 6,20 × 10⁻⁴ ÷ 0,0100 = 6,20 × 10⁻² mol·L⁻¹ (0,5 pt). (1)
- d)L’eau de la pipette dilue la solution prélevée : la prise d’essai contient moins d’ions fer(II), VE est trop petit (0,5 pt) et la concentration trouvée est sous-estimée (0,5 pt). Il fallait rincer la pipette avec la solution à titrer. (1)
Méthode — Rincer chaque verrerie avec la solution qu’elle va contenir ; l’eau ajoutée dans le bécher, elle, ne change rien.
Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).
Ce contrôle de spécialité physique-chimie 1ʳᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Titrage : déterminer une quantité de matière » : 5 exercices, 60 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Titrer une solution de sulfate de fer(II) ★★/ 4 pts
- Exercice 2 — Avant et après l’équivalence ★★/ 4 pts
- Exercice 3 — La relation à l’équivalence ★★/ 4 pts
- Exercice 4 — Le thiosulfate d’un bain fixateur ★★★/ 4 pts
- Exercice 5 — Protocole et erreurs de manipulation ★★★/ 4 pts
Notions évaluées
Titrage direct, réactif titré, réactif titrant, prise d’essai, burette graduée, pipette jaugée, agitateur magnétique, réaction support rapide, totale et unique, oxydoréduction, méthode destructive, réactif limitant, changement de réactif limitant, tableau d’avancement, réactif en excès, équivalence, proportions stœchiométriques, volume équivalent, relation à l’équivalence, nombres stœchiométriques, repérage colorimétrique, teinte persistante, permanganate, diiode, empois d’amidon, indicateur de fin de réaction, titrage rapide et titrage précis, lecture du ménisque, rinçage de la verrerie, facteur de dilution, masse, écart relatif.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours et la fiche de révision.
- Refaire les exercices corrigés.
- Se tester avec le QCM (24 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 60 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
Voir tous les contrôles de spécialité physique-chimie 1ʳᵉ · tous les devoirs surveillés corrigés
Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Titrage : déterminer une quantité de matière » ?
- 60 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 60 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de spécialité physique-chimie de première ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Titrage : déterminer une quantité de matière » du programme officiel de spécialité physique-chimie en première, soit : titrage avec suivi colorimétrique ; réaction d’oxydo-réduction support du titrage ; changement de réactif limitant au cours du titrage ; définition et repérage de l’équivalence ; relier qualitativement l’évolution des quantités de matière de réactifs et de produits au volume de solution titrante ajoutée ; relier l’équivalence au changement de réactif limitant et à l’introduction des réactifs en proportions stœchiométriques ; établir la relation entre les quantités de matière de réactifs introduites pour atteindre l’équivalence ; expliquer ou prévoir le changement de couleur observé à l’équivalence ; réaliser un titrage direct avec repérage colorimétrique pour déterminer la quantité de matière d’une espèce dans un échantillon.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
Prof de physique-chimie à Marseille · Cours particuliers au lycée · Aide aux devoirs