Aurélie 18/08/07
 

Dosage conductimétrique des ions chlorure dans une lotion capillaire concours assistant d'ingénieur 2007 chimiste

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La phase aqueuse d'une lotion capillaire contient du chlorure de sodium. Pour connaître la concentration du chlorure de sodium dans cette phase aqueuse, on dose les ions chlorure par les ions argent (I). Il y a formation de chlorure d'argent très peu soluble. La réaction peut être considérée comme quasi totale.
  1. Représenter sommairement le schéma d'un cellule de conductimétrie.
    réponse :
    La cellule conductimétrique est constituée de deux plaques rectangulaires de platine platinés, de surface S, parallèles à une distance l sur un support en verre. On mesure la résistance R ( ohm) du volume de liquide délimité par les plaques ; la cellule indique la conductance G = 1/R ( siemens ).

     

     

  2. Ecrire l'équation de la réaction associée à ce dosage.
    réponse :
    Ag+ aq + Cl- aq ---> AgCl solide.


    Les conductivités molaires ioniques, li, en S m2 mol-1, multipliées par 103, de quelques ions sont reportés ci-dessous :
    cation
    103 l
    anion
    103 l
    H3O+
    34,98
    HO-
    19,92
    Na+
    5,01
    Cl-
    7,63
    Ag+
    6,20
    NO3-
    7,14

  3. L'eau pure conduit-elle le courant électrique ?
    réponse :
    L'eau pure contient des ions oxonium H3O+ ( [H3O+] = 10-7 mol/L à 25 °C ) et hydroxyde HO- ( [HO-] = 10-7 mol/L ). La présence de ces ions entraîne une très faible conductivité électrique.
  4. Calculer la conductivité s d'une solution de chlorure de sodium de concentration c =0,100 mol/L après avoir donner l'expression littérale corrspondante.
    réponse :
    s = lNa+[Na+] + lCl-[Cl-] avec [Na+] = [Cl-] = 103 c mol m-3.
    s = (lNa++lCl-)103 c.
    s = (5,01 + 7,63) 10-3 * 103 *0,100 = 12,64*0,100 = 1,26 S m-1.
Faire un bilan des espèces présentes avant l'équivalence. En déduire l'expression de la conductivité de la solution en fonction des conductivités molaires ioniques et des concentrations des espèces chimiques présentes.

réponse :

L'ion argent est en défaut ; l'ion chlorure est en excès ; les ions nitrate et sodium sont spectateurs. ( les ions oxonium et hydroxyde sont minoritaires)

s = lNa+[Na+] + lCl-[Cl-] + lNO3-[NO3-]

Faire un bilan des espèces présentes après l'équivalence. En déduire l'expression de la conductivité de la solution en fonction des conductivités molaires ioniques et des concentrations des espèces chimiques présentes.

réponse :

L'ion chlorure est en défaut ; l'ion argent est en excès ; les ions nitrate et sodium sont spectateurs. ( les ions oxonium et hydroxyde sont minoritaires)

s = lNa+[Na+] + lAg+[Ag+] + lNO3-[NO3-]

Le suivi conductimétrique du dosage de 10,0 mL de la phase aqueuse, à laquelle on a ajouté 200 mL d'eau distillée, par une solution de nitrate d'argent de concentration c0= 0,01 mol/L.

- Proposer une explication du changement de pente à l'équivalence.

réponse :

 Avant l'équivalence : on ajoute x = c0 V mol d'ion argent ( qui demeure en défaut ) et x = c0 V mol d'ion nitrate.

x mol d'ion chlorure disparaissent : du point de vue de la conductivité, tout se passe comme si on remplaçait l'ion chlorure par l'ion nitrate.

Or lCl- > lNO3- donc la conductivité de la solution diminue.

Après l'équivalence : on ajoute x = c0 V mol d'ion argent ( qui est en excès de c0(V-VE) ) et x = c0 V mol d'ion nitrate.

L'ajout d'ions en solution se traduit par une augmentation de la conductivité de la solution.

 

 
 - Déterminer la concentration molaire des ions chlorure dns la phase aqueuse.

réponse :

A l'équivalence : c V = c0VE soit c = c0VE / V = 0,01 *16,5 / 10 =1,65 10-2 mol/L.

- Quelle aurait été l'allure des courbes si l'on avait pas dilué la solution ?

réponse :

Avant l'équivalence : s = lNa+[Na+] + lCl-[Cl-] + lNO3-[NO3-]

on ajoute x = c0 V mol d'ion argent ( qui demeure en défaut ) et x = c0 V mol d'ion nitrate à 10 mL de prise d'essai ; x mol d'ion chlorure disparaissent :

[Na+] =10 c / (V+10) ; [Cl-] =(10 c -c0 V)/ (V+10) ; [NO3-] =c0 V/ (V+10)

s = [lNa+10 c + lCl-(10 c -c0 V)+ lNO3-c0 V]/ (V+10)

s = [(lNa+ + lCl-) 10 c + ( lNO3- -lCl-)c0 V)]/ (V+10)

de la forme : s = (A-B V) / (V+10) avec A et B constantes positives.

La courbe est une portion de branche d'hyperbole.

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