Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie
Titrages et dosages
Déterminer la concentration d'une espèce chimique par dosages directs et par étalonnage (programme de 1re, Constitution et transformations de la matière)
À propos de cette page
Calculatrice interdite · Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Devoir surveillé de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.
Exercice 1 — Dosage par étalonnage spectrophotométrique
/ 4 pts- On réalise un dosage spectrophotométrique d'une solution de permanganate de potassium KMnO₄. La gamme étalon donne les absorbances suivantes :
C (mmol·L⁻¹) 0 0,5 1,0 1,5 2,0 A 0 0,15 0,30 0,45 0,60
Q1. (1 pt) Montrer que la loi de Beer-Lambert est vérifiée et déterminer le coefficient directeur k de la droite A = k·C (C en mmol·L⁻¹). - Q2. (1 pt) La solution inconnue donne A_x = 0,39. Déterminer la concentration C_x en mmol·L⁻¹.
- Q3. (1 pt) Exprimer C_x en mol·L⁻¹.
- Q4. (1 pt) La solution inconnue avait été diluée 3 fois avant mesure. Quelle est la concentration réelle en mol·L⁻¹ ?
Exercice 2 — Titrage acido-basique de l'acide éthanoïque
/ 5 pts- On titre V₀ = 20,0 mL d'une solution d'acide éthanoïque CH₃COOH de concentration C₀ inconnue par une solution de soude NaOH de concentration C₁ = 0,100 mol·L⁻¹. Le suivi pH-métrique donne un saut de pH centré sur V_éq = 24,0 mL. Le pH à l'équivalence est 8,7.
- Q1. (1 pt) Écrire l'équation de la réaction support du titrage (bilan ionique).
- Q2. (1 pt) Quel indicateur coloré convient ? Justifier.
- Q3. (1,5 pt) Calculer C₀ en mol·L⁻¹.
- Q4. (0,5 pt) Calculer la concentration massique C_m en g·L⁻¹. M(CH₃COOH) = 60,0 g·mol⁻¹.
- Q5. (1 pt) Avant l'équivalence, la solution contient-elle encore de l'acide éthanoïque ? Justifier.
Exercice 3 — Titrage rédox par le permanganate
/ 6 pts- On dispose d'une solution de chlorure de fer (II) FeCl₂ de concentration C₀ inconnue. On prélève V₀ = 10,0 mL de cette solution et on la titre par une solution de KMnO₄ de concentration C₁ = 0,0200 mol·L⁻¹ en milieu fortement acide (H₂SO₄). L'équivalence est atteinte pour V_éq = 9,60 mL.
- Q1. (1 pt) Écrire les demi-équations électroniques des couples MnO₄⁻/Mn²⁺ et Fe³⁺/Fe²⁺.
- Q2. (1 pt) En déduire l'équation bilan équilibrée de la réaction support (inclure H⁺ et H₂O).
- Q3. (1 pt) Comment repère-t-on l'équivalence lors de ce titrage ? Justifier.
- Q4. (1,5 pt) Calculer n(MnO₄⁻) versé à l'équivalence, puis en déduire n(Fe²⁺) dans la prise d'essai.
- Q5. (1 pt) Calculer la concentration molaire C₀ de FeCl₂ (en mol·L⁻¹).
- Q6. (0,5 pt) Exprimer C₀ en g·L⁻¹. M(Fe) = 56 g·mol⁻¹, M(Cl) = 35,5 g·mol⁻¹.
Exercice 4 — Analyse de la courbe de titrage
/ 5 pts- On réalise le titrage de V₀ = 15,0 mL d'ammoniac (NH₃, base faible) par une solution d'acide chlorhydrique HCl à C₁ = 0,10 mol·L⁻¹. Le suivi pH-métrique donne la courbe pH = f(V_HCl). D'après la méthode des tangentes, le saut de pH est centré sur V_éq = 18,0 mL et le pH à l'équivalence vaut 5,1.
- Q1. (1 pt) Écrire l'équation bilan ionique de la réaction de titrage.
- Q2. (1 pt) Le pH d'équivalence est 5,1. S'agit-il d'une solution acide, neutre ou basique ? Expliquer l'origine de ce pH.
- Q3. (1 pt) Quel indicateur coloré choisir ? Justifier.
- Q4. (2 pt) Calculer la concentration molaire C₀ de la solution d'ammoniac.
Corrigé détaillé — à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie
Exercice 1 — Dosage par étalonnage spectrophotométrique
Corrigé :
Q1. Le tableau montre que A/C = 0,15/0,5 = 0,30/1,0 = … = 0,30 (L·mmol⁻¹) : proportionnalité vérifiée, donc loi de Beer-Lambert vérifiée. k = 0,30 L·mmol⁻¹.
Q2. C_x = A_x / k = 0,39 / 0,30 = 1,30 mmol·L⁻¹.
Q3. 1,30 mmol·L⁻¹ = 1,30 × 10⁻³ mol·L⁻¹.
Q4. C_réelle = 3 × C_x = 3 × 1,30 × 10⁻³ = 3,90 × 10⁻³ mol·L⁻¹.
Exercice 2 — Titrage acido-basique de l'acide éthanoïque
Corrigé :
Q1. CH₃COOH + OH⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O (ou form. développée équivalente).
Q2. Phénolphtaléine (zone de virage pH 8,2–10), car elle encadre le pH d'équivalence 8,7.
Q3. Stœchiométrie 1:1. À l'équivalence : C₀·V₀ = C₁·V_éq → C₀ = 0,100 × 24,0 / 20,0 = 0,120 mol·L⁻¹.
Q4. C_m = C₀ × M = 0,120 × 60,0 = 7,20 g·L⁻¹.
Q5. Oui : avant l'équivalence, le titrant (NaOH) n'est pas encore en quantité suffisante pour neutraliser tout l'acide. Il reste donc du CH₃COOH dans la solution.
Exercice 3 — Titrage rédox par le permanganate
Corrigé :
Q1. MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O (oxydant) ; Fe³⁺ + e⁻ → Fe²⁺ (donc Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻, réducteur).
Q2. MnO₄⁻ + 5Fe²⁺ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O.
Q3. Le KMnO₄ est violet et consommé au cours du titrage (solution quasi incolore). L'équivalence est repérée par l'apparition d'une teinte rose-violette persistante due à l'excès de MnO₄⁻ : pas besoin d'indicateur extérieur (auto-indicateur).
Q4. n(MnO₄⁻) = 0,0200 × 9,60×10⁻³ = 1,92×10⁻⁴ mol. n(Fe²⁺) = 5 × 1,92×10⁻⁴ = 9,60×10⁻⁴ mol.
Q5. C₀ = n(Fe²⁺)/V₀ = 9,60×10⁻⁴ / 10,0×10⁻³ = 0,0960 mol·L⁻¹.
Q6. M(FeCl₂) = 56 + 2×35,5 = 127 g·mol⁻¹. C_m = 0,0960 × 127 = 12,2 g·L⁻¹.
Exercice 4 — Analyse de la courbe de titrage
Corrigé :
Q1. NH₃ + H₃O⁺ → NH₄⁺ + H₂O.
Q2. pH = 5,1 < 7 : solution acide. À l'équivalence, NH₄⁺ (acide conjugué de la base faible NH₃) est présent ; c'est un acide faible qui abaisse le pH en dessous de 7.
Q3. Hélianthine (zone de virage pH 3,1–4,4) ou rouge de méthyle (pH 4,4–6,2) ; leur zone de virage est proche du pH d'équivalence 5,1. Le BBT ne convient pas (vire à pH 6–7,6, trop tardif).
Q4. Stœchiométrie 1:1. À l'équivalence : C₀·V₀ = C₁·V_éq → C₀ = 0,10 × 18,0 / 15,0 = 0,120 mol·L⁻¹.
Ce contrôle de spécialité physique-chimie 1ʳᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Titrages et dosages » : 4 exercices, 60 minutes, noté sur 20. Le corrigé détaillé est dépliable sous le sujet.
- Exercice 1 — Dosage par étalonnage spectrophotométrique/ 4 pts
- Exercice 2 — Titrage acido-basique de l'acide éthanoïque/ 5 pts
- Exercice 3 — Titrage rédox par le permanganate/ 6 pts
- Exercice 4 — Analyse de la courbe de titrage/ 5 pts
Notions évaluées
Dosage et titrage : définitions et vocabulaire, Dosage par étalonnage spectrophotométrique, Dosage par étalonnage : courbe d'étalonnage, Titrage direct : principe et protocole, Repérage de l'équivalence, Titrages acido-basiques.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 60 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Titrages et dosages » ?
- 60 minutes pour 4 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé détaillé se déplie sous le sujet, à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie.
- 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 « Titrages et dosages » du programme officiel de spécialité physique-chimie en première, soit Dosage et titrage : définitions et vocabulaire, Dosage par étalonnage spectrophotométrique, Dosage par étalonnage : courbe d'étalonnage, Titrage direct : principe et protocole.
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