EXERCICE IV : Titrage d'une solution d'ammoniac commerciale (4,5 points)

L'ammoniac NH3 est une base. Une solution commerciale d'ammoniac peut être utilisée, après dilution, comme produit nettoyant (éviers, lavabos...) ou comme détachant (moquettes, tapis...).
Solution commerciale S0
D'après son étiquette, la solution aqueuse commerciale contient 20% en masse d'ammoniac et sa masse volumique vaut µ = 0,92g.mL-1..
On rappelle que le pourcentage en masse P d'ammoniac est le rapport : .
Ce pourcentage correspond à la masse d'ammoniac (en g) introduit dans 100g de solution commerciale.

Calculer la concentration molaire Co de la solution commerciale S0.
Données : masse molaire de l'ammoniac NH3 : M=17 g.mol-1
Dilution de la solution commerciale
On se propose de déterminer par titrage acido-basique la concentration molaire de la solution commerciale. Celle-ci étant très concentrée, une dilution est nécessaire.
On dispose de la verrerie suivante:
béchers : 50mL, 100 mL, 250mL ;
erlenmeyers : 125 mL, 250 mL;
fioles jaugées : 100 mL, 250 mL, 500 mL, 1,0L ;
pipettes jaugées : 10 mL, 25 mL ;
éprouvettes à pied : 10 mL, 25 mL, 50 mL.
Justifier le choix du matériel pour diluer 1000 fois la solution commerciale, afin d'obtenir 1 L de la solution S.

Titrage de la solution diluée S
La solution S est titrée par une solution A d'acide chlorhydrique de concentration CA = 0,015 mol.L-1.
Dans un volume V=20,0 mL de la solution S on verse progressivement la solution A et on mesure après chaque ajout le pH de la solution. On obtient les résultats suivants :


VA(mL) 0,0 1,0 2,0 3,0 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 14,0 14,5 15,0 16,0 17,0 18,0 20,0
pH 10,6 10,3 10,0 9,8 9,5 9,2 9,0 8,7 8,2 7,3 4,4 3,6 3,2 3,0 2,8 2,7

1. Faire un schéma légendé du dispositif de titrage.
2. Quelle est la formule de la solution d'acide chlorhydrique ? Ecrire l'équation de la réaction de titrage.
3. Tracer (sur le document 2 de l'annexe) le graphe pH =f(VA). En déduire la concentration C de la solution S puis celle de la solution S0. Comparer à la valeur obtenue au I.
4. Parmi les indicateurs colorés suivants, choisir en justifiant, un indicateur qui pourrait être utilisé pour réaliser ce titrage colorimétrique. Comment évoluerait la teinte de cet indicateur lors du titrage?


Indicateur coloré Couleur acide Zone de virage Couleur basique
Hélianthine Rouge 3,1- 4 ,4 Jaune
Rouge de Chlorophénol Jaune 5,2 - 6,8 Rouge
Bleu de bromothymol Jaune 6,0 - 7,6 Bleu
Phénolphtaléine Incolore 8,2 - 10,0 Rouge violacé

Réponse de nos Cyberprofs

bonjour
co=n(NH3)/Vsol

co=m(NH3)/M(NH3)Vsol car n=m/M
or m(NH3)= p*m(sol)/100=0,2msol

donc co= 0,2*m(sol)/MVsol
puis on remplace m(sol)/Vsol par u=920g.L-1
soit co=0,2*920/17= 10,8mol.L-1


pour diluer 1000 fois il faudrait prélever 1mL de So et compléter à 1000 mL avec de l'eau distillée.
or il n'y a pas de pipettes de 1 mL il faut donc le faire en 2 étapes;
On prélève 10mL de So qu'on introduit dans une fiole jaugée à 100mL on complète avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge.
on agite pour homogénéiser.
On prélève à nouveau 10 mL qu'on introduit dans une fiole et on complète avec de l'eau distillée jusqu'à obtenir 100mL .

La solution d'acide chlorhydrique est :(H3O+,Cl-)

Equation du dosage:
NH3 + H3O+ = H2O + NH4+

pour trouver C ,il faut tracer la courbe donnant pH =f(Va), repérer VA à l'équivalence ( méthode des tangentes) puis calculer C sachant qu'à l'équivalence CA*VAE = C.VB

avec CA=0,015 et VB= 0,02 (en litre)

Pour l'indicateur coloré il faut lire pH à l'équivalence et regarder lequel change de teinte pour cette valeur
C'est soit l'héliantine soit le rouge de chlorophénol car à l'équivalence il n'y a plus d'ammoniaque NH3 mais que NH4+ qui est un acide (faible)