Aurélie 10/02/07
 

enseignement, concours CAPLP externe 2006 : propriétés acido-basiques de quelques ions contenant l’élément chlore ; dosage de l'eau de javel

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L’eau de Javel est une solution équimolaire d’hypochlorite de sodium NaClO et de chlorure de sodium NaCl. Elle est préparée industriellement par la réaction entre le dichlore gazeux et une solution d’hydroxyde de sodium :

Cl2 + 2 Na+aq + 2 HO-aq= 2 Na+aq + Cl-aq+ ClO-aq

Données :

Masses molaires (g.mol-1) : C : 12,0 ; H : 1,0 ; O : 16,0 ; acide hypochloreux : acide faible de pKa (HClO / ClO-) = 7,5

Numéros atomiques : oxygène : Z = 8 ; Chlore : Z = 17

E° (ClO- / Cl-) = 1,72 V ; E° (I2 /I-) = 0,62 V ; E° (SO42- / HSO3-) = 0,08 V ; E° (S4O62- / S2O32-) = 0,09 V ; R = 8,32 J mol-1 K-1.

Configuration électronique à l’état fondamental de l'atome de chlore : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5.

Famille chimique de l’élément chlore : halogènes ( le fluor, le brome, l'iode )

Formule de Lewis de l’acide hypochloreux :

Géométrie de l’acide hypochloreux en utilisant la méthode VSEPR :

L'atome d'oxygène, atome central, met en jeu deux liaisons de covalence et possède deux doublets non liants

type AX2E2, la molécule a la forme d'un V avec un angle proche de 109°.

Valeur du pH d’une solution aqueuse d’acide hypochloreux (HClO) de concentration molaire volumique c = 0,100 mol.L-1.

couple acide base : HClO / ClO- : pKa = 7,5 ( Ka = 3,16 10-8)
avancement volumique (mol/L)
HClO
+H2O
= ClO-
+H3O+
initial
0
0,1
solvant en large excès
0
0
en cours
x
0,1-x
x
x
à l'équilibre
xéq
0,1-xéq
xéq
xéq

Ka = [ClO-][H3O+]/[HClO] =xéq2 /(0,1-xéq) = 3,16 10-8.

xéq2 = 3,16 10-9-3,16 10-8xéq ; xéq2 +3,16 10-8xéq -3,16 10-9=0 ;

solution 5,62 10-5 soit pH= -log( 5,62 10-5 )

pH=4,25.
Dosage de l’eau de Javel :

L’hypochlorite de sodium (Na+ + ClO-) réagit avec une solution d’iodure de potassium mis en excès. L’ion iodure, en milieu acide et en présence d’ions hypochlorite, donne du diiode :

couples redox : ClO-/Cl- : réduction de l'oxydant ClO-.

ClO- +2H++2e-= Cl- +H2O

I2/I- : oxydation du réducteur I- : 2I- = I2 + 2e-.

Equation de la réaction : ClO- +2H++2I- = I2 + Cl- +H2O (1)

Principe du dosage :

Le diiode issu de la réaction précédente est dosé par une solution de thiosulfate de sodium.

Définition de l’équivalence :

A l'équivalence les quantité de matière des réactifs mis en présence sont en proportions stoechiométriques.

L’équivalence est repérée par le changement de couleur de l'indicateur coloré. ( teinte violette à l'incolore)

Equation de la réaction de dosage :

I2/I- : I2 + 2e- = 2I- ;

S4O62- / S2O32- : 2S2O32- = S4O62- + 2e-

Bilan : 2S2O32- + I2= 2I- + S4O62-(2)

à l'équivalence n(I2) = ½ n(S2O32- )

Sachant qu’à l’équivalence on a versé un volume V1 = 21,1 mL de thiosulfate de sodium de concentration C1 = 0,100 mol L-1,

n(I2) = 0,5*C1V1 =0,5*0,100*21,1 10-3 = 1,055 10-3 mol

Sachant que le volume d’eau de Javel introduit initialement est V2 = 2,00 mL, calcul de la concentration en ClO- de cette solution commerciale.

d'après (1) n(ClO-)= n(I2) = 1,055 10-3 mol dans 2 10-3 L

[ClO-]=1,055 10-3 /2 10-3 =5,27 10-1 mol/L.
 

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