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Spécialité Physique-Chimie Terminale

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Titrages suivis par pH-métrie et conductimétrie

Constitution et transformations de la matière — analyser un système par des méthodes physiques (conductimétrie, loi de Kohlrausch, absorbance) et chimiques (titrages suivis par pH-métrie, conductimétrie et colorimétrie)

À propos de cette page
Ce devoir surveillé sur « Titrages suivis par pH-métrie et conductimétrie » en terminale permet de faire le point sur ses connaissances en spécialité physique-chimie, comme lors d'un véritable contrôle. Elle suit le programme officiel de terminale et propose plusieurs exercices notés sur 20, avec un corrigé détaillé. Au programme : L'essentiel, Conductivité, loi de Kohlrausch et dosage par étalonnage, Titrage suivi par pH-métrie, Titrage suivi par conductimétrie. Travaille seul, chronomètre-toi, puis compare tes réponses au corrigé pour identifier les points à revoir. Parfait pour mesurer ses progrès et réviser efficacement. Évaluation gratuite conçue par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de terminale en spécialité physique-chimie.
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Devoir surveillé · Niveau difficile · Durée 180 min · Noté sur 20
180:00
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Devoir surveillé – Titrages suivis par pH-métrie et conductimétrie

Constitution et transformations de la matière — analyser un système par des méthodes physiques (conductimétrie, loi de Kohlrausch, absorbance) et chimiques (titrages suivis par pH-métrie, conductimétrie et colorimétrie)

Durée : 180 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Spécialité Physique-Chimie Terminale

Nom : Date : Note : / 20

Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.

Exercice 1 – Contrôle d'un comprimé d'aspirine (7 points)

(7 pts)

Un comprimé d'aspirine (acide acétylsalicylique, noté AH, M = 180,2 g·mol⁻¹) porte l'indication « 500 mg ». On le dissout dans une fiole jaugée de 250,0 mL (solution S). On titre VA = 50,0 mL de S par la soude à CB = 2,40×10⁻² mol·L⁻¹, avec suivi pH-métrique. Un tableur fournit la dérivée autour du saut de pH :

V (mL)22,623,023,423,824,2
dpH/dV (mL⁻¹)0,93,211,63,00,8

Le pH à l'équivalence vaut 7,7 ; pour V = 11,7 mL, on lit pH = 3,5. Zones de virage : bleu de bromothymol 6,0 – 7,6 ; rouge de crésol 7,2 – 8,8 ; phénolphtaléine 8,2 – 10,0.

a) (1 pt) Écrire l'équation de la réaction support du titrage.

  1. a)(1 pt) Déterminer le volume équivalent VE en justifiant la méthode utilisée.
  2. b)(1,5 pt) Calculer la concentration CA de la solution S, puis la masse d'aspirine contenue dans le comprimé.
  3. c)(1 pt) Calculer l'écart relatif entre cette masse et la valeur annoncée.
  4. d)(1,5 pt) Montrer que le pH lu pour V = 11,7 mL permet d'obtenir le pKa du couple AH/A⁻ ; donner sa valeur.
  5. e)(1 pt) Choisir, parmi les indicateurs proposés, celui qui convient pour un titrage colorimétrique, en justifiant l'élimination des deux autres.

Exercice 2 – Titrage conductimétrique de l'ion éthanoate (7 points)

(7 pts)

On titre V = 30,0 mL d'une solution d'éthanoate de sodium (Na⁺ + CH₃COO⁻) de concentration C inconnue, placés dans un bécher avec 170 mL d'eau, par l'acide chlorhydrique à CA = 6,00×10⁻² mol·L⁻¹. Les deux portions linéaires de la courbe σ = f(Vversé) sont modélisées par σ₁ = 45,0 + 1,06 V et σ₂ = −148,5 + 12,8 V (σ en mS·m⁻¹, V en mL).

IonH₃O⁺Na⁺Cl⁻CH₃COO⁻
λ (mS·m²·mol⁻¹)35,05,017,634,09

pKa(CH₃COOH/CH₃COO⁻) = 4,8.

a) (1 pt) Écrire l'équation de la réaction support.

  1. a)(1,5 pt) Préciser les ions dont la quantité varie avant puis après l'équivalence, ainsi que les ions spectateurs.
  2. b)(1,5 pt) Justifier le signe des deux pentes, puis montrer que leur rapport est cohérent avec la loi de Kohlrausch.
  3. c)(1,5 pt) Déterminer le volume équivalent, puis la concentration C.
  4. d)(1 pt) Montrer que la conductivité initiale σ₀ = 45,0 mS·m⁻¹ est cohérente avec la valeur de C trouvée.
  5. e)(0,5 pt) Expliquer le rôle des 170 mL d'eau ajoutés.

Exercice 3 – Un déboucheur conforme à son étiquette ? (6 points)

(6 pts)

Un déboucheur contient de l'hydroxyde de sodium ; l'étiquette indique : « 20 % en masse de NaOH, densité 1,22 ». On dilue le produit 100 fois (incertitude relative liée à la dilution : 0,3 %), puis on titre VB = 10,0 mL de solution diluée par l'acide chlorhydrique de concentration CA = 4,50×10⁻² mol·L⁻¹, avec u(CA) = 0,04×10⁻² mol·L⁻¹, en présence d'un indicateur coloré. On obtient VE = 13,8 mL avec u(VE) = 0,10 mL ; u(VB) = 0,02 mL. M(NaOH) = 40,0 g·mol⁻¹. Indicateurs : hélianthine 3,1 – 4,4 (rouge / jaune) ; bleu de bromothymol 6,0 – 7,6 (jaune / bleu, vert dans la zone) ; phénolphtaléine 8,2 – 10,0 (incolore / rose).

a) (1,5 pt) Écrire l'équation de la réaction support, justifier la valeur du pH à l'équivalence, choisir l'indicateur et décrire le changement de couleur observé.

  1. a)(1 pt) Montrer que la concentration en hydroxyde de sodium annoncée par l'étiquette vaut environ 6,10 mol·L⁻¹.
  2. b)(1 pt) Calculer la concentration de la solution diluée, puis la concentration C0 du déboucheur.
  3. c)(1,5 pt) Calculer l'incertitude-type u(C0).
  4. d)(1 pt) Calculer l'écart normalisé avec la valeur de l'étiquette et conclure.

Bon courage !

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Corrigé et barème – Titrages suivis par pH-métrie et conductimétrie

Constitution et transformations de la matière — analyser un système par des méthodes physiques (conductimétrie, loi de Kohlrausch, absorbance) et chimiques (titrages suivis par pH-métrie, conductimétrie et colorimétrie)

Durée : 180 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Spécialité Physique-Chimie Terminale

Exercice 1 – Contrôle d'un comprimé d'aspirine (7 points)

(7 pts)
  1. a)AH + HO⁻ → A⁻ + H₂O (réaction totale, mole à mole). (1,16667)
  2. b)VE est l'abscisse du maximum de dpH/dV (point d'inflexion du saut) : maximum 11,6 mL⁻¹ atteint pour V = 23,4 mL, donc VE = 23,4 mL. (1,16667)
  3. c)CA=CBVEVA=2,40×10−2×23,450,0 = 1,12×10⁻² mol·L⁻¹ ; n = 1,123×10⁻² × 0,2500 = 2,81×10⁻³ mol ; m = 2,81×10⁻³ × 180,2 = 0,506 g = 506 mg. (1,16667)
  4. d)Écart relatif : 506−500500 = 1,2 %. (1,16667)
  5. e)11,7 mL = VE/2 : n(AH) = n(A⁻), donc [AH] = [A⁻] et pH = pKa + log 1 = pKa ; pKa = 3,5. (1,16667)
  6. f)pHE = 7,7 ∈ [7,2 ; 8,8] : rouge de crésol. Le BBT (jusqu'à 7,6) et la phénolphtaléine (dès 8,2) ne contiennent pas 7,7. (1,16667)

Erreur fréquente — Un acide faible titré par la soude donne pHE > 7 : on choisit l'indicateur d'après pHE lu sur la courbe, jamais d'après le pKa ni d'après la valeur 7.

Exercice 2 – Titrage conductimétrique de l'ion éthanoate (7 points)

(7 pts)
  1. a)CH₃COO⁻ + H₃O⁺ → CH₃COOH + H₂O (base faible + acide fort : réaction totale). (1,16667)
  2. b)Avant : CH₃COO⁻ consommé, Cl⁻ apporté (H₃O⁺ versé aussitôt consommé). Après : H₃O⁺ et Cl⁻ s'accumulent. Na⁺ est spectateur tout au long du titrage. (1,16667)
  3. c)Avant : pente ∝ λ(Cl⁻) − λ(CH₃COO⁻) = 7,63 − 4,09 = +3,54 (faible hausse). Après : ∝ 35,0 + 7,63 = 42,63 (forte hausse). Rapport théorique 42,63 / 3,54 ≈ 12,0 ; mesuré 12,8 / 1,06 ≈ 12,1 : cohérent. (1,16667)
  4. d)45,0 + 1,06 V = −148,5 + 12,8 V ⇒ 193,5 = 11,74 V ⇒ VE = 16,5 mL ; C=CAVEV=6,00×10−2×16,530,0 = 3,30×10⁻² mol·L⁻¹. (1,16667)
  5. e)Dans le bécher (200 mL) : [Na⁺] = [CH₃COO⁻] = 3,30×10−2×30,0200 = 4,95×10⁻³ mol·L⁻¹ = 4,95 mol·m⁻³ ; σ₀ = (5,01 + 4,09) × 4,95 = 45,0 mS·m⁻¹ : cohérent. (1,16667)
  6. f)Le volume initial (200 mL) est grand devant le volume versé : la dilution est négligeable et les portions de courbe sont des droites. (1,16667)

Le point clé — Une pente conductimétrique se justifie toujours par la différence entre le λ de l'ion apporté et celui de l'ion consommé, spectateurs mis à part.

Exercice 3 – Un déboucheur conforme à son étiquette ? (6 points)

(6 pts)
  1. a)H₃O⁺ + HO⁻ → 2 H₂O. À l'équivalence, il ne reste que Na⁺, Cl⁻ et l'eau : pHE = 7 à 25 °C. Bleu de bromothymol (6,0 – 7,6) : la solution, bleue au départ (milieu basique), devient verte à l'équivalence (teinte sensible), puis jaune avec un excès d'acide. (1,2)
  2. b)1 L de produit a une masse de 1 220 g, dont 20 % de NaOH : 244 g, soit n = 244 / 40,0 = 6,10 mol. Donc C = 6,10 mol·L⁻¹. (1,2)
  3. c)C=CAVEVB=4,50×10−2×13,810,0 = 6,21×10⁻² mol·L⁻¹ ; C0 = 100 × 6,21×10⁻² = 6,21 mol·L⁻¹. (1,2)
  4. d)u(C0)C0=(0,1013,8)2+(0,044,50)2+(0,0210,0)2+0,0032=1,45×10−4 = 1,20×10⁻² ; u(C0) = 6,21 × 0,0120 ≈ 0,075 mol·L⁻¹. (1,2)
  5. e)z=|6,21−6,10|0,075 ≈ 1,5 ≤ 2 : la concentration mesurée est compatible avec l'étiquette. (1,2)

À retenir — Chaque grandeur mesurée apporte son incertitude relative, dilution comprise : on les compose par racine de la somme des carrés, puis on conclut avec z ≤ 2.

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 Terminale en bref

Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Titrages suivis par pH-métrie et conductimétrie » : 3 exercices, 180 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.

  • Exercice 1 — Contrôle d'un comprimé d'aspirine (7 points)/ 7 pts
  • Exercice 2 — Titrage conductimétrique de l'ion éthanoate (7 points)/ 7 pts
  • Exercice 3 — Un déboucheur conforme à son étiquette ? (6 points)/ 6 pts

Notions évaluées

L'essentiel, Conductivité, loi de Kohlrausch et dosage par étalonnage, Titrage suivi par pH-métrie, Titrage suivi par conductimétrie, Suivi colorimétrique : choisir l'indicateur, Méthodes.

Pour préparer ce contrôle

  1. Relire le cours.
  2. Refaire les exercices corrigés.
  3. Se tester avec le QCM (24 questions).
  4. Faire ce sujet en conditions réelles — 180 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 suivis par pH-métrie et conductimétrie » ?
180 minutes pour 3 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 180 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 terminale ?
Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Titrages suivis par pH-métrie et conductimétrie » du programme officiel de spécialité physique-chimie en terminale, soit L'essentiel, Conductivité, loi de Kohlrausch et dosage par étalonnage, Titrage suivi par pH-métrie, Titrage suivi par conductimétrie.
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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.

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