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TP1:CONDUCTIMETRIE Manipulation1 : Conductivité en solution aqueuse et vérifica

TP1:CONDUCTIMETRIE Manipulation1 : Conductivité en solution aqueuse et vérification de la loi de KOHLRAUSCH :  Principe : Une solution aqueuse est conductrice du courant électrique lorsqu’elle contient des ions. Un électrolyte est une espèce chimique capable de se dissocier en ions lorsqu’elle est dissoute dans un solvant. Un électrolyte fort se dissocie entièrement en ions : KCl est un électrolyte fort en solution aqueuse. Un électrolyte faible se dissocie partiellement en ions : l’acide éthanoïque est un électrolyte faible en solution aqueuse.  But du Manipulation : L’étude de la conductivité d’une solution aqueuse(électrolyte fort KCl et autre faible CH₃COOH),en fonction des ions qu’elle contient, de leur concentration et de la température, et la vérification de la loi de KOHLRAUSCH.Qu’il s'agit d’une loi de migration des ions obtenue en supposant que chaque ion se comporte comme s'il était seul, ce qui suppose que la solution soit suffisamment diluée pour que les interactions entre ions puissent être négligées.  Matériels utilisée :  Solution de chlorure de potassium (KCl) à 0,10 mol · L −1 .  Solution d’acide éthanoïque (CH3COOH) à 0,10 mol · L −1  Fioles jaugées de 100 ml  éprouvette  Béchers  Un conductimètre  Mode opératoire :  Conductivité d’un électrolyte fort(KCl) :  rincé notre matériels avec de l’eau distillé  calculer les volumes de solution mère (de concentration M/10) nécessaires, pour préparer les cinq solutions filles de 100ml et de concentration : M/25, M/50, M/100, M/250, M/500. CiVi=CfVf → Vi= par application numérique on trouve les résultats suivant : C M/25 M/50 M/100 M/250 M/500 Vi(ml) 40 20 10 4 2  Alors on prend chaque fiole jauge de 100 ml dans laquelle on verse Vi de la solution mère mesurée par l’éprouvette puis on complet avec l’eau distillée jusqu’à traite jaugé  on verse les solutions préparées dans des béchers, et on commence la mesure de la conductivité des cinq solutions et aussi la solution mère par Un conductimètre, en indiquant la température du milieu dans lequel on immerge la cellule.  On présente les résultats dans le tableau suivant : C 4.10-3 2.10-3 10-3 4.10-4 2.10-4 0,063 0,044 0,031 0,02 0,014 X(s) 5,447. 2,716 1,372 5,617 3,178 Λ 1361,75 1358 1372 1404,25 1589 T(°c) 19,8 19,3 19.3 19,4 19,4 Avec Λ =1000  La conductivité d’ électrolyte fort KCl est une fonction croissante de la concentration des ions qu’elle contient : c = *K++ = *Cl−+  Conductivité d’un électrolyte faible (CH₃COOH) :  rincé notre matériels avec de l’eau distillé  On adopte les mêmes calculs du cas précédent car on a les mêmes concentrations ainsi que la même procédure  On présente les résultats dans le tableau suivant : C 4.10-3 2.10-3 10-3 4.10-4 2.10-4 X (µs) 338 239,3 173,2 104,7 71,93 Λ 84,5 119,65 173,2 261,75 359,65 C. Λ 0,338 0,239 0,173 0,104 0,071 1/ Λ 0,01 8,35.10-3 5,77.10-3 3,82.10-3 2,78.10-3  La conductivité molaire est une fonction décroissante de la concentration (la concentration est celle des ions éthanoate et oxonium : c = *CH3COO−+ = *H3O++) Manipulation2 : Titrages conductimétriques  Principe : Les dosages conductimétriques qui suivent utilisent la brusque variation de conductivité au cours d’un dosage volumétrique.La conductimétrie est, en effet, est une méthode de dosage très adaptée lorsque l’un des réactifs est un acide fort ou une base forte à cause de la grande conductivité des ions hydronium (H₃O⁺) ou hydroxyde (OH ˉ) mis en jeu. Le réactif à titrer est, le plus souvent, mis dans un bécher ; l’autre réactif est ajouté lentement à la burette ; il est choisi assez concentré pour qu’on puisse, éventuellement, négliger son volume devant le volume du réactif qui se trouve dans le bécher.  But du Manipulation : L’étude de l'évolution de la conductivité d'une solution lorsqu'une réaction chimique ( acido-basique) faisant intervenir des ions s'y produit.  Matériels utilisée :  une burette et son support  éprouvette  Béchers • agitateur magnétique + aimant • conductimètre  Dosage de l’acide chlorhydrique(acide fort) par la soude(base forte) :  l'équation de la réaction de dosage : H3O⁺+ OH- →2H₂O  Mode opératoire : On réalise le montage schématisé ci- dessous. En remplissant la burette par la soude NaOH,et un bécher par 50ml de HCL+50ml d’eau distillée. Puis on mesure la conductivité χ après chaque addition de 1mL de solution de soude et après agitation du milieu (arrêter l’agitation au moment de la mesure).  On présente les résultats dans le tableau suivant : Χexp(ms) Xthéorique(ms) 0 21,05 - 1 18,74 19,6104 2 17,68 17,94902 3 15,88 16,3199 4 14,25 14,72212 5 12,77 13,15476 6 11,21 11,61698 7 9,624 10,10794 8 8,217 8,626852 9 6,889 7,172936 10 5,44 5,745455 11 5,788 6,813964 12 6,785 7,863393 13 7,712 8,894248 14 8,623 9,907018 15 9,495 10,90217 16 10,33 11,88017 17 11,09 12,84145 18 11,98 13,78644 19 12,77 14,71555 20 13,6 15,62917  La courbe de neutralisation χ=f(Vversé) :  D’après la courbe le volume équivalence est:Ve=10ml  l' explication de La courbe de neutralisation χ=f(Vversé) : L’acide fort HCl est entièrement dissocié en solution. Au cours du dosage l’ion Clˉ,va rester «spectateur ». Tant que H3O⁺est une espèce dominante, ajouter la base forte revient à effectuer la réaction: H3O⁺+ OH- →2H₂O 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 Χexp X Dans la soude, l’ion OHˉest accompagné de l’ion sodium Na+. Dans cette première partie du dosage, un ion oxonium H3O⁺est remplacé par un ion Na⁺. Pus que le volume de la solution reste constant, on obtiendra une droite de pente négative car l’ion sodium est beaucoup moins mobile que l’ion oxonium H₃O⁺.Dés que le milieu est neutre c.à.d dès que H3O n’est plus une espèce dominante, toute addition de soude ajoute simplement des ions OH-et Na+, il n’y a plus réaction. Pour que le volume constant toujours, on obtiendra une droite de pente positive.D’où la courbe de dosage avec le point équivalent nettement marqué.  Calcule du titre de HCl : H3O⁺+ OH- →2H₂O À l’équivalence du titrage, on a réalisé un mélange stœchiométrique des réactifs titrant et titré. - La relation à l’équivalence du titrage s’écrit : →N .V₀=N .Vₑ → 1.* + .V₀= =1.* OHˉ+ .Vₑ=Cb.Ve, avec Cb= et V₀=50ml →* ]= AN : [ ]=0,1mol/l On sait que l’acide chlorhydrique dissocie entièrement HCl H⁺+Clˉ Donc *HCl+=* H⁺+=[ ]=0,1mol/l  Dosage de l’acide éthanoïque (acide faible) par la soude(base forte) :  l'équation de la réaction de dosage : CH₃COOH + OHˉ → CH₃COOˉ+ H2O  Mode opératoire : On remplis la burette par la soude NaOH,et un bécher par 50ml de CH₃COOH +50ml d’eau distillée. Puis on mesure la conductivité χ après chaque addition de 1mL de solution de soude et après agitation du milieu (arrêter l’agitation au moment de la mesure).  On présente les résultats dans le tableau suivant : Χexp(ms) Xthéorique 1 0,05254 0,450495 2 0,08989 0,892157 3 1,261 1,325243 4 1,599 1,75 5 1,913 2,166667 6 2,26 2,575472 7 2,609 2,976636 8 2,928 3,37037 9 3,23 3,756881 10 3,554 4,136364 11 4,335 5,219369 12 5,179 6,283036 13 6,157 7,327876 14 7,072 8,354386 15 7,943 9,363043 16 8,734 10,35431 17 9,67 11,32863 18 10,91 12,28644 19 11,33 13,22815 20 12,16 14,15417  La courbe de neutralisation χ=f(Vversé) :  D’aores la courbe le volume equivalence est:Ve=10ml  l' explication de La courbe de neutrlisation χ=f(Vversé) : L’acide étant faible, on peut considérer qu’il n’est pas dissocié en solution. C’est l’addition de soude qui amène cette dissociation selon: CH₃COOH + OHˉ → CH₃COOˉ+ H2O Tant qu’il reste des molécules, chacune d’elles est remplacée par un ion CH₃COOˉ et un ion Na+.On obtient une droite de pente positive, puisque, évidemment, la conductivité augmente, et qui passe par l’origine puisque la conductivité au départ est négligeable. Quand toutes les molécules on disparut, après l’équivalence, on ajoute simplement des ions OH,et Na⁺; On obtient une droite de pente plus grande car OHˉ est l’anion qui a la plus grande mobilité. D’où la courbe de dosage ( fig.2 ) avec le point équivalent nettement marqué. →La superposition de cette courbe à la précédente ( acide fort ) montre qu’après l’équivalence les deux droites sont parallèles.  Calcule du titre de HCl : ona CH₃COOH + OHˉ → CH₃COOˉ+ H2O -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 5 10 15 20 25 Χexp(ms) X À l’équivalence du titrage, on a réalisé un mélange stœchiométrique des réactifs titrant et titré. - La relation à l’équivalence du titrage s’écrit : N .V₀=N .Vₑ → 1.* CH₃COOH] .V₀= =1.* OHˉ] .Vₑ=Cb.Ve →* CH₃COOH]= AN : [ CH₃COOH]=0,1mol/l uploads/Finance/ electrochimie.pdf