Analyse d'un système chimique par méthodes chimiques en Terminale
Cours complet, points clés à retenir et exercices d'entraînement de analyse d'un système chimique par méthodes chimiques pour les élèves de Terminale. Conforme au programme officiel.
Réviser notion par notion
Ce que tu vas réviser
- Titrage pH-métrique
- Titrage conductimétrique
- Équivalence et repérage de l'équivalence
- Titrage colorimétrique et choix de l'indicateur
Titrage pH-métrique et détermination de l'équivalence
Le titrage pH-métrique consiste à verser progressivement une solution titrante (concentration connue) dans une solution à titrer, en mesurant le pH à chaque ajout. L'équivalence est le point où les quantités de matière des réactifs sont dans les proportions stœchiométriques.
Exemple
Déterminer la concentration d'acide dans un jus de citron en versant goutte à goutte une base de concentration connue jusqu'à atteindre le pH neutre.
À retenir : À l'équivalence, les moles d'acide et de base versée sont égales : $n_1 = n_2$, soit $C_1 V_1 = C_2 V_2$
Titrage conductimétrique et suivi de la réaction
Le titrage conductimétrique mesure la conductivité de la solution au cours du titrage. La conductivité change car les ions en solution modifient leur concentration et leur nature au fur et à mesure de la réaction.
Exemple
Titrer une solution de chlorure de sodium par du nitrate d'argent : la conductivité diminue car les ions Cl⁻ sont remplacés par des ions Ag⁺ moins mobiles.
À retenir : Le point d'équivalence correspond à un changement de pente sur la courbe conductivité = f(volume versé)
Repérage de l'équivalence par courbes de titrage
L'équivalence se repère graphiquement en traçant la courbe de titrage (pH ou conductivité en fonction du volume versé). C'est le point où la courbe change brutalement de comportement.
Exemple
Sur une courbe pH-métrique, l'équivalence acide-base apparaît comme un saut vertical du pH : on passe rapidement de pH 4 à pH 10.
À retenir : L'équivalence est identifiée par le point d'inflexion maximal (dérivée seconde nulle) ou le changement de pente le plus abrupt
Titrage colorimétrique et choix de l'indicateur
Le titrage colorimétrique utilise un indicateur coloré qui change de couleur à l'équivalence. L'indicateur doit avoir sa zone de virage (intervalle de pH où il change de couleur) centrée sur le pH de l'équivalence.
Exemple
Pour titrer un acide fort par une base forte (équivalence à pH 7), on utilise la phénolphtaléine qui vire du incolore au rose entre pH 8,2 et 10 : ce n'est pas idéal. Mieux vaut utiliser le bleu de bromothymol (virage 6-7,6).
À retenir : L'indicateur choisi doit avoir sa zone de virage incluse dans la zone de saut du pH à l'équivalence
Calcul de concentration par titrage et stœchiométrie
Une fois l'équivalence repérée, on utilise la relation de stœchiométrie pour calculer la concentration inconnue. Les volumes et concentrations sont liés par les coefficients de la réaction.
Exemple
On titre 20 mL d'acide chlorhydrique par une solution de soude 0,1 mol/L. L'équivalence est atteinte à 25 mL. Concentration de HCl : $C_{HCl} = rac{0,1 imes 25}{20} = 0,125$ mol/L
À retenir : À l'équivalence : $C_1 V_1 / u_1 = C_2 V_2 / u_2$ où $ u$ sont les coefficients stœchiométriques
Les points clés
- L'équivalence est le point où les quantités de matière des réactifs respectent exactement la stœchiométrie
- Le titrage pH-métrique détecte l'équivalence par un saut de pH ; le titrage conductimétrique par un changement de pente
- L'indicateur coloré doit virer de couleur au pH de l'équivalence pour un repérage visuel fiable
- La relation $C_1 V_1 = C_2 V_2$ (pour une réaction 1:1) permet de calculer la concentration inconnue
- Le choix de la méthode de titrage dépend de la nature des espèces et de la précision souhaitée
L'essentiel
Un titrage permet de déterminer la concentration d'une solution inconnue en la réagissant avec une solution de concentration connue, en repérant l'équivalence par pH-métrie, conductimétrie ou indicateur coloré, puis en appliquant la stœchiométrie.
Exercices d'entraînement
Entraîne-toi sur ces exercices, puis fais-toi corriger pas à pas par le tuteur.
Exercice 1
On titre 10 mL d'une solution d'acide éthanoïque par une solution de soude 0,2 mol/L. L'équivalence est atteinte à 15 mL. Calculer la concentration de l'acide éthanoïque. Quelle est la nature de la solution à l'équivalence (acide, basique ou neutre) ? Justifier.
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Pour titrer 20 mL d'une solution d'acide chlorhydrique, on utilise une solution de soude 0,1 mol/L. L'équivalence est repérée à 25 mL. Quel indicateur coloré faut-il choisir parmi : bleu de bromothymol (virage 6-7,6), phénolphtaléine (virage 8,2-10) ou hélianthine (virage 3,1-4,4) ? Justifier.
Corrige cet exercice avec le tuteur →