Titrages avec suivi (colorimétrique, conductimétrique, pH-métrique) | Physique-Chimie | Terminale spécialité
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
On titre une solution d'acide chlorhydrique par une solution d'hydroxyde de sodium (soude). La réaction support est \(\text{H}_3\text{O}^+ + \text{HO}^- \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}\).
1. Quelles sont les trois propriétés que doit vérifier une réaction support de titrage ? 2. Définis l'équivalence d'un titrage.
1. La réaction support doit être totale, rapide et unique.
2. L'équivalence est l'instant où les réactifs (le réactif titrant et le réactif titré) ont été introduits dans les proportions stœchiométriques : on passe alors d'un réactif limitant à l'autre (changement de réactif limitant).
On titre \(V_A = 20{,}0\) mL d'acide chlorhydrique de concentration \(C_A\) inconnue par une solution de soude de concentration \(C_B = 0{,}10\) mol·L\(^{-1}\). L'équivalence est atteinte pour un volume versé \(V_{BE} = 15{,}0\) mL. La réaction est de rapport 1 pour 1.
Détermine la concentration \(C_A\) de l'acide.
À l'équivalence : \(n(\text{H}_3\text{O}^+)=n(\text{HO}^-)\), soit \(C_A\,V_A = C_B\,V_{BE}\).
\(C_A=\dfrac{C_B\,V_{BE}}{V_A}=\dfrac{0{,}10\times 15{,}0}{20{,}0}=7{,}5\times 10^{-2}\) mol·L\(^{-1}\).
On dose les ions fer(II) \(\text{Fe}^{2+}\) par les ions permanganate \(\text{MnO}_4^-\) (violets) en milieu acide :
\(5\,\text{Fe}^{2+} + \text{MnO}_4^- + 8\,\text{H}^+ \rightarrow 5\,\text{Fe}^{3+} + \text{Mn}^{2+} + 4\,\text{H}_2\text{O}\)
On titre \(V = 20{,}0\) mL de solution de \(\text{Fe}^{2+}\) par une solution de permanganate à \(C = 2{,}0\times 10^{-2}\) mol·L\(^{-1}\). L'équivalence est repérée à \(V_E = 16{,}0\) mL.
1. Écris la relation entre \(n(\text{Fe}^{2+})\) et \(n(\text{MnO}_4^-)\) versé à l'équivalence. 2. Détermine la concentration en ions fer(II).
1. D'après les coefficients, il faut 5 fois plus de \(\text{Fe}^{2+}\) que de \(\text{MnO}_4^-\) : \(n(\text{Fe}^{2+})=5\,n(\text{MnO}_4^-)_E\).
2. \(C_{Fe}\,V = 5\,C\,V_E\), donc \(C_{Fe}=\dfrac{5\,C\,V_E}{V}=\dfrac{5\times 2{,}0\times 10^{-2}\times 16{,}0}{20{,}0}=8{,}0\times 10^{-2}\) mol·L\(^{-1}\).
Remarque : ici l'équivalence est repérée sans indicateur — c'est la première goutte de permanganate en excès qui colore durablement le mélange en violet (titrage colorimétrique).
On titre \(V_A = 10{,}0\) mL d'un acide par de la soude à \(C_B = 0{,}10\) mol·L\(^{-1}\) (réaction 1 pour 1) et on suit le pH. La courbe dérivée \(\dfrac{\text{d}pH}{\text{d}V}\) présente un maximum net pour \(V = 12{,}4\) mL.
1. Que représente ce volume ? 2. Détermine \(C_A\). 3. Pourquoi utilise-t-on la courbe dérivée ?
1. Le maximum de la dérivée correspond au point d'inflexion du saut de pH, c'est-à-dire le volume à l'équivalence : \(V_{BE}=12{,}4\) mL.
2. \(C_A=\dfrac{C_B\,V_{BE}}{V_A}=\dfrac{0{,}10\times 12{,}4}{10{,}0}=1{,}24\times 10^{-1}\approx 0{,}12\) mol·L\(^{-1}\).
3. La courbe dérivée transforme le point d'inflexion (difficile à situer à l'œil) en un maximum facile à repérer précisément.
On titre l'acide chlorhydrique par la soude en suivant la conductivité \(\sigma\) du mélange. La courbe \(\sigma = f(V)\) est constituée de deux segments de droite : \(\sigma\) diminue d'abord, puis augmente après un point anguleux.
1. Que représente le point anguleux (rupture de pente) ? 2. Explique qualitativement la diminution puis l'augmentation à partir des ions présents.
1. Le point anguleux repère l'équivalence \(V_E\).
2. Avant l'équivalence : les ions \(\text{H}_3\text{O}^+\) (très conducteurs) sont consommés et remplacés par des ions \(\text{Na}^+\) (moins conducteurs) → \(\sigma\) diminue. Après l'équivalence : on ajoute des ions \(\text{Na}^+\) et \(\text{HO}^-\) (ces derniers très conducteurs) en excès → \(\sigma\) augmente.
Un vinaigre contient de l'acide éthanoïque \(\text{CH}_3\text{COOH}\). Pour le titrer, on prélève \(V_A = 10{,}0\) mL de vinaigre dilué 10 fois et on le titre par de la soude à \(C_B = 0{,}10\) mol·L\(^{-1}\) (réaction 1 pour 1). L'équivalence, repérée à la phénolphtaléine, a lieu pour \(V_{BE} = 9{,}0\) mL.
1. Justifie le choix de la phénolphtaléine (zone de virage 8,2–10). 2. Calcule la concentration \(C_{dil}\) de l'acide dans le vinaigre dilué. 3. En déduire la concentration \(C\) dans le vinaigre non dilué.
1. Un indicateur convient si sa zone de virage contient le pH à l'équivalence. Ici on titre un acide faible par une base forte : le pH à l'équivalence est basique (\(\gt 7\)), ce qui tombe dans la zone 8,2–10 de la phénolphtaléine. Elle est donc adaptée.
2. \(C_{dil}=\dfrac{C_B\,V_{BE}}{V_A}=\dfrac{0{,}10\times 9{,}0}{10{,}0}=9{,}0\times 10^{-2}\) mol·L\(^{-1}\).
3. Le vinaigre a été dilué 10 fois : \(C = 10\times C_{dil}=0{,}90\) mol·L\(^{-1}\).