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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
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 24 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 8 questions
Quelle est l'unité de la conductivité σ dans le Système international ?
- A. S·m²·mol⁻¹
- B. S·m⁻¹
- C. mol·m⁻³
- D. S·mol⁻¹
Réponse
B. S·m⁻¹ — σ s'exprime en siemens par mètre (S·m⁻¹) ; S·m²·mol⁻¹ est l'unité de la conductivité molaire ionique λ.
Pour le titrage d'un acide AH par les ions HO⁻ (réaction mole à mole), la relation à l'équivalence s'écrit :
- A.
- B.
- C.
- D.
Réponse
D. — À l'équivalence, la quantité initiale d'acide est égale à la quantité de base versée .
Lors d'un titrage suivi par pH-métrie, l'équivalence se repère par :
- A. un saut de pH
- B. un pH exactement égal à 7
- C. une rupture de pente de la courbe
- D. une décoloration de la solution
Réponse
A. un saut de pH — Le pH varie brutalement au voisinage de l'équivalence ; il ne vaut 7 que pour un titrage acide fort / base forte.
Parmi ces ions, lequel a la plus grande conductivité molaire ionique à 25 °C ?
- A. Na⁺
- B. CH₃COO⁻
- C. H₃O⁺
- D. HO⁻
Réponse
C. H₃O⁺ — λ(H₃O⁺) = 35,0 mS·m²·mol⁻¹, loin devant HO⁻ (19,9), Na⁺ (5,01) et CH₃COO⁻ (4,09).
À la demi-équivalence du titrage d'un acide faible AH par la soude :
- A. pH = 7
- B. pH = pKe
- C. pH = pKa
- D. pH = 14 − pKa
Réponse
C. pH = pKa — À , [AH] = [A⁻], donc pH = pKa + log 1 = pKa.
Pour un titrage colorimétrique, on choisit un indicateur dont la zone de virage :
- A. contient le pH à l'équivalence
- B. contient le pH initial du mélange
- C. est centrée sur 7 dans tous les cas
- D. contient le pKa du couple titré
Réponse
A. contient le pH à l'équivalence — Le virage doit se produire dans le saut de pH, donc la zone doit contenir le pH à l'équivalence.
Dans un titrage suivi par conductimétrie, le volume équivalent se lit :
- A. au maximum de la dérivée de σ par rapport à V
- B. au point où σ s'annule
- C. au milieu du saut de conductivité
- D. à l'intersection des deux droites
Réponse
D. à l'intersection des deux droites — La courbe σ = f(V) est formée de deux segments ; est l'abscisse de la rupture de pente.
La phénolphtaléine, incolore en milieu acide et rose en milieu basique, a pour zone de virage :
- A. 3,1 – 4,4
- B. 8,2 – 10,0
- C. 10,1 – 12,0
- D. 6,0 – 7,6
Réponse
B. 8,2 – 10,0 — 3,1 – 4,4 est celle de l'hélianthine, 6,0 – 7,6 celle du bleu de bromothymol, 10,1 – 12,0 celle du jaune d'alizarine.
Niveau moyen — 8 questions
Conductivité d'une solution de chlorure de sodium à 1,50 mmol·L⁻¹, avec λ(Na⁺) = 5,01 et λ(Cl⁻) = 7,63 mS·m²·mol⁻¹ :
- A. 1,90×10⁻⁵ S·m⁻¹
- B. 1,90 S·m⁻¹
- C. 1,90×10⁻² S·m⁻¹
- D. 1,264×10⁻² S·m⁻¹
Réponse
C. 1,90×10⁻² S·m⁻¹ — c = 1,50 mol·m⁻³, donc σ = (5,01 + 7,63) × 1,50 = 19,0 mS·m⁻¹ = 1,90×10⁻² S·m⁻¹. La réponse en 10⁻⁵ oublie la conversion en mol·m⁻³.
On titre 12,5 mL d'acide nitrique par la soude à 3,20×10⁻² mol·L⁻¹ ; = 9,5 mL. La concentration de l'acide vaut :
- A. 2,43×10⁻² mol·L⁻¹
- B. 4,21×10⁻² mol·L⁻¹
- C. 1,22×10⁻² mol·L⁻¹
- D. 2,43×10⁻² mmol·L⁻¹
Réponse
A. 2,43×10⁻² mol·L⁻¹ — = 3,20×10⁻² × 9,5 / 12,5 = 2,43×10⁻² mol·L⁻¹. 4,21×10⁻² inverse les volumes.
Titrage d'un acide faible par la soude : = 17,8 mL et, pour V = 8,9 mL, pH = 4,5. Le pKa du couple vaut :
- A. 8,9
- B. 7,0
- C. le pH lu à 17,8 mL
- D. 4,5
Réponse
D. 4,5 — 8,9 mL = : c'est la demi-équivalence, où pH = pKa = 4,5.
Le pH à l'équivalence d'un titrage vaut 9,4. Quel indicateur choisir ?
- A. bleu de bromothymol (6,0 – 7,6)
- B. phénolphtaléine (8,2 – 10,0)
- C. hélianthine (3,1 – 4,4)
- D. rouge de méthyle (4,2 – 6,2)
Réponse
B. phénolphtaléine (8,2 – 10,0) — Seule la zone 8,2 – 10,0 contient 9,4.
Titrage conductimétrique de l'acide chlorhydrique par la soude : avant l'équivalence, σ diminue car :
- A. H₃O⁺ est remplacé par Na⁺, moins conducteur
- B. Cl⁻ est consommé par les ions HO⁻ versés
- C. la dilution due à la soude domine l'évolution
- D. les ions HO⁻ versés s'accumulent en solution
Réponse
A. H₃O⁺ est remplacé par Na⁺, moins conducteur — Chaque H₃O⁺ (35,0) consommé est remplacé par un Na⁺ (5,01) ; Cl⁻ est spectateur et HO⁻ est consommé tant qu'il reste H₃O⁺.
Conductivité d'une solution d'hydroxyde de sodium à 3,00×10⁻³ mol·L⁻¹, avec λ(Na⁺) = 5,01 et λ(HO⁻) = 19,9 mS·m²·mol⁻¹ :
- A. 59,7 mS·m⁻¹
- B. 24,9 mS·m⁻¹
- C. 7,47×10⁻² mS·m⁻¹
- D. 74,7 mS·m⁻¹
Réponse
D. 74,7 mS·m⁻¹ — c = 3,00 mol·m⁻³ ; σ = (5,01 + 19,9) × 3,00 = 74,7 mS·m⁻¹. 59,7 oublie Na⁺, 24,9 oublie la concentration.
Un tableur donne dpH/dV (en mL⁻¹) : 0,7 sur [20,0 ; 20,4], 2,3 sur [20,4 ; 20,8], 16,5 sur [20,8 ; 21,2] et 1,9 sur [21,2 ; 21,6]. On en déduit ≈
- A. 20,6 mL
- B. 21,0 mL
- C. impossible sans la courbe
- D. 21,2 mL
Réponse
B. 21,0 mL — Le maximum de la dérivée est sur [20,8 ; 21,2] ; on retient le milieu, 21,0 mL.
On a = 0,6 %, = 0,8 % et négligeable. L'incertitude relative sur vaut :
- A. 1,4 %
- B. 0,48 %
- C. 1,0 %
- D. 0,7 %
Réponse
C. 1,0 % — √(0,6² + 0,8²) = √1,00 = 1,0 %. 1,4 % correspond à une simple somme, à proscrire.
Niveau difficile — 8 questions
Titrage d'une solution d'ammoniac par l'acide chlorhydrique : à l'équivalence, le pH est
- A. égal à 7, car la réaction est totale
- B. supérieur à 7, car NH₃ est une base
- C. égal au pKa du couple NH₄⁺/NH₃
- D. inférieur à 7 : NH₄⁺ est acide
Réponse
D. inférieur à 7 : NH₄⁺ est acide — À l'équivalence, NH₃ a été entièrement transformé en NH₄⁺, acide faible : le milieu est acide.
Titrage de l'acide chlorhydrique par la soude : le pH mesuré à la demi-équivalence
- A. donne directement le pKa du couple titré
- B. dépend de la concentration de l'acide
- C. vaut 7 quelle que soit la concentration
- D. vaut 14 moins le pKa du couple
Réponse
B. dépend de la concentration de l'acide — Pour un acide fort, il n'y a pas de couple AH/A⁻ : le pH reflète la quantité de H₃O⁺ restante, qui dépend de la concentration.
Titrage conductimétrique de l'acide éthanoïque par la soude (dilution négligée) : avant l'équivalence, σ
- A. augmente lentement
- B. diminue fortement
- C. reste rigoureusement constante
- D. augmente plus vite qu'après
Réponse
A. augmente lentement — CH₃COOH, neutre, devient CH₃COO⁻ et Na⁺ est apporté : pente ∝ 9,10, plus faible qu'après l'équivalence (∝ 24,91).
Pourquoi verse-t-on un grand volume d'eau dans le bécher avant un titrage conductimétrique ?
- A. pour augmenter la conductivité
- B. pour faire apparaître un saut de pH net
- C. pour rendre la dilution négligeable
- D. pour déplacer le point d'équivalence
Réponse
C. pour rendre la dilution négligeable — La dilution par le titrant devient négligeable : σ varie alors linéairement et les deux portions sont des droites. n'est pas modifié.
Le pH à l'équivalence d'un titrage d'acide faible par la soude vaut 8,7. Un élève utilise l'hélianthine (3,1 – 4,4). Conséquence :
- A. aucune, car tout indicateur coloré convient toujours
- B. virage prématuré, volume équivalent sous-estimé
- C. virage tardif, volume équivalent surestimé
- D. l'hélianthine ne change jamais de couleur ici
Réponse
B. virage prématuré, volume équivalent sous-estimé — Le pH dépasse 4,4 bien avant l'équivalence : l'hélianthine vire trop tôt et le volume relevé est trop petit.
Laquelle de ces conditions est nécessaire pour appliquer la loi de Kohlrausch ?
- A. une solution concentrée
- B. une température quelconque
- C. des ions portant tous la même charge
- D. une solution suffisamment diluée
Réponse
D. une solution suffisamment diluée — La loi n'est valable que pour des solutions diluées, et les λ dépendent de la température.
Un groupe obtient C = 0,0820 mol·L⁻¹ avec u(C) = 0,0012 mol·L⁻¹ ; la valeur de référence est 0,0850 mol·L⁻¹. On conclut :
- A. compatible, car l'écart relatif ne vaut que 3,5 %
- B. compatible, car z reste inférieur à 3
- C. non compatible, car z = 2,5 > 2
- D. impossible de conclure sans
Réponse
C. non compatible, car z = 2,5 > 2 — z = |0,0820 − 0,0850| / 0,0012 = 2,5 > 2 : résultat non compatible, malgré un écart relatif modeste.
À la demi-équivalence du titrage d'un acide faible AH par la soude, l'égalité pH = pKa repose sur :
- A. l'égalité [AH] = [A⁻] à ce point
- B. un acide titré qui soit un acide fort
- C. un pH initial voisin de 7
- D. une base titrante elle-même faible
Réponse
A. l'égalité [AH] = [A⁻] à ce point — pH = pKa + log([A⁻]/[AH]) et le rapport vaut 1 à la demi-équivalence ; le titrant doit être une base forte.
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