Le titrage est une méthode destructive, qui consiste à faire réagir l'espèce dont on veut déterminer la concentration et de repérer le moment exact où elle a totalement réagi.
Le volume d'espèce titrante versé au moment de la disparition de l'espèce titrée est appelé volume équivalent.
L'équation de réaction permet alors de déterminer en quelle quantité se trouvait l'espèce titrée dans la solution.
Nous cherchons ici à connaître la concentration d'une solution commerciale d'eau oxygéné. Pour cela nous la doserons avec une solution de permanganate de potassium de concentration connue C=0,02 mol/L.
Les deux espèces font partie des couples redox suivants :
MnO_4 ^-/Mn^{2+} ; et ; O_2/H_2O_2Question préliminaire :
- Expliquer rapidement ce que vous allez observer lors du dosage.
- Comment repérer l'équivalence ?
On observe que :
- Lorsque la solution de permanganate arrive dans le milieu réactionnel elle se décolore.
- Lorsqu'il n'y aura plus d'eau oxygénée dan le milieu réactionnel la décoloration n'aura plus lieu.
L'équivalence est donc le moment précis où la décoloration cesse.
Protocole
Dilution
Afin de limiter la quantité de réactif (coût économique et environnemental) on va commencer par diluer la solution d'eau oxygénée commerciale d'un facteur 10. On souhaite obtenir 50mL de solution diluée.
- Préciser la verrerie à utiliser
- Réaliser la dilution
Afin d'obtenir 50mL de solution diluée 10 fois on doit utiliser :
- Fiole jaugée de 50mL (pour réaliser la solution)
- Pipette jaugée de 5mL (pour prélever la solution mère d'eau oxygénée)
Dosage
Pour effectuer le dosage on procède en trois temps :
- On prépare la burette avec la solution titrante.
- Un premier dosage rapide doit donner une idée du volume équivalent. On ne cherche pas à être précis dans cette phase, on cherche à aller le plus rapidement possible.
- Un deuxième dosage est alors réalisé. On versera rapidement l'espèce titrante jusqu'à se trouver à proximité de la valeur précédente. On ajoutera ensuite goutte à goutte l'espèce titrante jusqu'à obtenir le volume équivalent à la goutte près.
Placer 5,0 mL d’eau oxygénée diluée dans un erlenmeyer, ajouter environ 10 mL d’eau et ajouter 10 mL d’une solution d’acide sulfurique.
Le premier dosage rapide donne une zone de virage entre 9 et 11mL.
Avant 9mL le permanganate se décolorait, après 11mL le milieu réactionnel est rose magenta et on ne voit plus de décoloration.
Le dosage précis (à la goutte) donne un virage pour un volume de 9,6 mL de solution de permanganate versé.
Exploitation des résultats
- Compléter le schéma légendé
- Ecrire et équilibrer l'équation de réaction support du dosage
- Faire le tableau d'avancement
- En déduire la concentration en eau oxygénée de la solution diluée puis de la solution commerciale.
On commence par repérer les réactifs et les produits, puis on équilibre les deux demi équations bilan :
MnO_4 ^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O
et
H_2O_2 \rightarrow O^2 + 2H^+ 2e^-
Question BONUS pour les braves !
1L d'eau oxygénée à 10 volume libère 10 L de dioxygène si elle se transforme totalement en eau et dioxygène.
L'eau oxygénée fait partie de deux couples redox : H_2O_2/H_2O ; et ; O_2/H_2O_2. 1L d'eau oxygénée à 10 volume libère 10 L de dioxygène si elle se transforme totalement en eau et dioxygène.
- Justifier que l'eau oxygénée puisse "réagir avec elle-même".
- Ecrire et équilibrer l'équation de réaction.
- Quel volume de dioxygène pourrait libérer l'eau oxygénée commerciale dosée ?
- Peut-on dire que c'est une eau oxygénée à 10 volumes ?