Titrage : détermination d'une quantité de matière — exercices corrigés

Qu'appelle-t-on un « titrage » en chimie ?

Lors d'un titrage, quelle est l'espèce dont la concentration est inconnue et que l'on cherche à déterminer ?

Dans un dispositif de titrage, que contient la burette ?

« Une réaction de titrage doit être totale, rapide et unique. »

À quel instant d'un titrage correspond l'équivalence ?

« À l'équivalence, on passe d'un excès de réactif titré à un excès de réactif titrant : c'est un changement de réactif limitant. »

Pour un titrage dont la réaction est de rapport stœchiométrique $1:1$, quelle relation lie la quantité de titré $n_A$ à la quantité de titrant versée à l'équivalence $n_{B,\acute{\text{e}}\text{q}}$ ?

« Avant l'équivalence, le réactif titré est en excès dans le bécher. »

Que désigne le volume équivalent $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}$ d'un titrage ?

Lors d'un titrage suivi à l'aide d'un indicateur coloré, qu'est-ce qui marque le volume équivalent ?

En suivant un titrage par pH-métrie, comment repère-t-on l'équivalence sur la courbe $\text{pH}=f(V)$ ?

« En conductimétrie, l'équivalence se repère à la rupture de pente de la courbe de conductance. »

Pour un titrage de rapport $1:1$, par quelle formule calcule-t-on la concentration $c_A$ du réactif titré (de volume $V_A$) à partir du titrant (concentration $c_B$, volume équivalent $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}$) ?

Au cours d'un titrage de rapport $1:1$, l'équivalence est atteinte pour un volume versé $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{20,0}\text{ mL}$ d'un titrant de concentration $c_B=\mathrm{0,050}\text{ mol/L}$.

Quelle est la quantité de matière $n_A$ de réactif titré (en mol) initialement présente dans le bécher ?

Yasmine titre $V_A=\mathrm{10,0}\text{ mL}$ d'une solution acide par une base de concentration $c_B=\mathrm{0,10}\text{ mol/L}$. La réaction est de rapport $1:1$ et l'équivalence est atteinte pour $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{15,0}\text{ mL}$.

Quelle est la concentration $c_A$ de la solution acide (en mol/L) ?

Amine titre $V_A=\mathrm{20,0}\text{ mL}$ d'une solution par un titrant de concentration $c_B=\mathrm{0,20}\text{ mol/L}$. La réaction est de rapport $1:1$ et l'équivalence est obtenue pour $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{20,0}\text{ mL}$.

Quelle est la concentration $c_A$ de la solution titrée (en mol/L) ?

Pour atteindre l'équivalence, Karim a versé $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{25,0}\text{ mL}$ d'une solution titrante de concentration $c_B=\mathrm{0,20}\text{ mol/L}$.

Quelle quantité de matière de titrant $n_{B,\acute{\text{e}}\text{q}}$ (en mol) a-t-il versée jusqu'à l'équivalence ?

« Pour obtenir la concentration du réactif titré, on divise $c_B\times V_{\acute{\text{e}}\text{q}}$ par le volume versé $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}$. »

Lors du titrage d'un acide par une base, on ajoute quelques gouttes de phénolphtaléine (incolore en milieu acide, rose en milieu basique). Que se passe-t-il juste après l'équivalence ?

Le vinaigre de Yasmine contient un acide incolore et faiblement conducteur. Pourquoi un titrage (méthode chimique) est-il bien adapté pour doser cet acide ?

Yasmine prépare un titrage acide-base. Elle place dans un bécher un volume connu de la solution à doser, et dans la burette une solution de concentration connue qu'elle ajoutera goutte à goutte. Quelle affirmation décrit correctement les rôles ?

Karim affirme : « Une réaction de titrage peut être lente, tant qu'elle finit par être totale. » A-t-il raison ?

Au cours d'un titrage acide-base, juste avant l'équivalence puis juste après, qu'est-ce qui change concernant le réactif limitant ?

Amine titre une solution acide par une soude de concentration $c_B=\mathrm{0,10}$ mol/L. Le titrage est de rapport $1:1$. L'équivalence est atteinte pour un volume versé $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{15,0}$ mL.

Quelle est la quantité de matière d'acide titrée $n_A$, en mol ?

Salma dispose de trois moyens de repérer l'équivalence d'un titrage. À quel signal correspond chacun : indicateur coloré, pH-métrie, conductimétrie ?

Pour trouver la concentration du réactif titré dans un titrage de rapport $1:1$, Karim écrit $c_A={\displaystyle \frac{c_B\times V_{\acute{\text{e}}\text{q}}}{V_{\acute{\text{e}}\text{q}}}}$. Sa formule est-elle correcte ?

Une réaction de titrage s'écrit $2\text{A}+\text{B}\to \text{produits}$. Quelle relation relie la quantité de titré $n_A$ et la quantité de titrant versée à l'équivalence $n_{B,\acute{\text{e}}\text{q}}$ ?

Yasmine titre $V_A=\mathrm{20,0}$ mL d'une solution acide par une soude de concentration $c_B=\mathrm{0,20}$ mol/L. La réaction est de rapport $1:1$ et l'équivalence est atteinte pour $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{16,0}$ mL.

Quelle est la concentration $c_A$ de la solution acide, en mol/L ?

On titre un acide par une soude en présence de phénolphtaléine (incolore en milieu acide, rose en milieu basique). À quel moment lit-on le volume équivalent $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}$ ?

Yasmine dilue $10$ fois un vinaigre avant de le titrer. Elle affirme : « La concentration que je trouve par titrage est directement celle du vinaigre du souk. » A-t-elle raison ?

Yasmine dilue $5$ fois un vinaigre, puis titre $V_A=\mathrm{10,0}$ mL du vinaigre dilué par une soude de concentration $c_B=\mathrm{0,50}$ mol/L (rapport $1:1$). L'équivalence est atteinte pour $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{12,0}$ mL.

Quelle est la concentration du vinaigre non dilué, en mol/L ?

Amine trace une courbe pH-métrique : le pH en fonction du volume de titrant versé. Où lit-il le volume équivalent ?

Karim affirme : « L'équivalence, c'est l'instant où la réaction de titrage s'arrête. » A-t-il raison ?

Salma réalise un suivi conductimétrique : la courbe de conductance en fonction du volume versé est formée de deux segments de droite. Comment détermine-t-elle le volume équivalent ?

Amine titre l'acide éthanoïque d'une solution par une soude de concentration $c_B=\mathrm{0,10}$ mol/L (rapport $1:1$). L'équivalence est atteinte pour $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{20,0}$ mL. La masse molaire de l'acide éthanoïque est $M=60$ g/mol.

Quelle masse $m$ d'acide a été titrée, en g ?

Yasmine veut doser un acide incolore et faiblement conducteur. Elle hésite entre méthode physique (par mesure d'une grandeur sans réaction) et titrage chimique. Quel choix est le plus pertinent, et pourquoi ?

Pour calculer $c_A={\displaystyle \frac{c_B\times V_{\acute{\text{e}}\text{q}}}{V_A}}$ dans un titrage $1:1$, Amine affirme : « Je peux garder $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}$ et $V_A$ en mL des deux côtés, sans les convertir en litres. » A-t-il raison ?

Pour un titrage de rapport $1:1$, on écrit à l'équivalence $n_A=n_{B,\acute{\text{e}}\text{q}}$. D'où vient cette égalité simple ?

Karim titre $V_A=\mathrm{10,0}$ mL d'une solution acide de concentration $c_A=\mathrm{0,50}$ mol/L par une soude de concentration $c_B=\mathrm{0,20}$ mol/L (rapport $1:1$).

Quel volume de soude $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}$ doit-il prévoir pour atteindre l'équivalence, en mL ?

Pour une réaction de titrage $\text{A}+2\text{B}\to \text{produits}$, Salma titre $V_A=\mathrm{10,0}$ mL de réactif A par un titrant B de concentration $c_B=\mathrm{0,10}$ mol/L. L'équivalence est atteinte pour $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{10,0}$ mL.

Quelle est la concentration $c_A$ de la solution A, en mol/L ?

À Casablanca, Amine prépare un titrage. La réaction support qu'il a choisie est rapide et unique, mais il sait par avance qu'elle est partielle : à l'arrêt, seuls $90\mathrm{\%}$ des réactifs ont réagi. Il affirme : « Ce n'est pas grave, deux propriétés sur trois suffisent : tant que le virage est rapide et qu'il n'y a qu'une réaction, je pourrai exploiter mon volume équivalent. » A-t-il raison ?

Au lycée de Fès, Salma titre un acide à la phénolphtaléine. Au moment où une goutte de soude tombe, une trace rose apparaît localement, puis s'efface dès qu'elle agite le bécher. Elle note aussitôt le volume versé : « La couleur est apparue, donc j'ai atteint l'équivalence : ce volume est mon $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}$. » A-t-elle raison ?

On titre $V_A=\mathrm{20,0}\text{ mL}$ d'une solution d'acide éthanoïque par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration $c_B=\mathrm{0,10}\text{ mol/L}$. La réaction de titrage est totale, rapide, unique et de rapport $1:1$. Le virage persistant de la phénolphtaléine est obtenu pour un volume versé $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{15,0}\text{ mL}$.

Quelle est la concentration $c_A$ de l'acide (en mol/L) ?

Amine titre $V_A=\mathrm{10,0}\text{ mL}$ d'une solution d'acide chlorhydrique par une soude de concentration $c_B=\mathrm{0,11}\text{ mol/L}$. La réaction est de rapport $1:1$. L'équivalence est atteinte pour $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{10,0}\text{ mL}$.

Quelle est la quantité de matière $n_A$ d'acide réellement présente dans le bécher (en mol) ?

Yasmine dilue un détartrant acide $20$ fois avant de le titrer. Elle prélève ensuite $V_A=\mathrm{10,0}\text{ mL}$ de la solution diluée et la titre par une soude de concentration $c_B=\mathrm{0,20}\text{ mol/L}$ (réaction de rapport $1:1$). L'équivalence est atteinte pour $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{5,0}\text{ mL}$.

Quelle est la concentration en acide du détartrant non dilué (en mol/L) ?

On titre les ions oxalate par les ions permanganate selon une réaction totale et rapide de stœchiométrie $2\text{A}+5\text{B}\to \text{produits}$, où A est l'oxalate (titré) et B le permanganate (titrant). On titre $V_A=\mathrm{20,0}\text{ mL}$ d'oxalate par un permanganate de concentration $c_B=\mathrm{0,020}\text{ mol/L}$. L'équivalence est repérée à $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{25,0}\text{ mL}$.

Quelle est la concentration $c_A$ de l'oxalate (en mol/L) ?

Pour vérifier l'étiquette d'un vinaigre, on titre $V_A=\mathrm{10,0}\text{ mL}$ de vinaigre par une soude de concentration $c_B=\mathrm{0,20}\text{ mol/L}$ (réaction de rapport $1:1$). L'équivalence est atteinte pour $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{10,0}\text{ mL}$. La masse molaire de l'acide éthanoïque est $M=60\text{ g/mol}$.

Quelle masse d'acide éthanoïque (en g) contiennent ces $\mathrm{10,0}\text{ mL}$ de vinaigre ?

Salma titre $V_A=\mathrm{20,0}\text{ mL}$ d'une solution acide par une soude de concentration $c_B=\mathrm{0,10}\text{ mol/L}$ (rapport $1:1$). Le vrai volume équivalent est $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{16,0}\text{ mL}$, mais Salma s'arrête à la première trace rose fugace, à $V=\mathrm{14,0}\text{ mL}$, et l'utilise comme volume équivalent.

Quel écart (valeur absolue, en mol/L) sépare la concentration calculée par Salma de la concentration réelle ?

On titre $V_A=\mathrm{25,0}\text{ mL}$ d'un acide par une soude de concentration $c_B=\mathrm{0,10}\text{ mol/L}$ (rapport $1:1$). L'équivalence est à $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{20,0}\text{ mL}$. Quelle expression donne la concentration $c_A$ correcte de l'acide ?

Un même titrage est suivi de trois façons. Quelle association « méthode $\to$ signature du volume équivalent » est entièrement correcte ?

Karim dilue $5$ fois un acide concentré, titre la solution diluée et trouve $c_A=\mathrm{0,30}\text{ mol/L}$ pour ce qu'il y a dans le bécher. Il conclut : « l'acide concentré a une concentration de $\mathrm{0,30}\text{ mol/L}$ ». Que penser de sa conclusion ?

Une réaction de titrage s'écrit $3\text{A}+2\text{B}\to \text{produits}$, où A est le titré et B le titrant. Quelle relation est correcte à l'équivalence ?

Pendant un titrage du titré A par le titrant B, quel énoncé décrit correctement le réactif limitant de part et d'autre de l'équivalence ?

Une réaction support de titrage est partielle (elle n'avance qu'à $80\mathrm{\%}$) mais rapide et unique. Pourquoi est-elle inutilisable pour un titrage fiable ?

Pour calculer une concentration $c_A={\displaystyle \frac{c_B\times V_{\acute{\text{e}}\text{q}}}{V_A}}$, faut-il convertir les volumes en litres ? On donne $c_B=\mathrm{0,10}\text{ mol/L}$, $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{12,0}\text{ mL}$, $V_A=\mathrm{15,0}\text{ mL}$.

Karim affirme : « Pour trouver la concentration du titré, je divise la quantité de titrant versée par le volume versé $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}$. » Cette affirmation est-elle correcte ?

Salma affirme : « En pH-métrie, l'équivalence se repère au milieu du saut brutal de pH, quel que soit le pH atteint à cet endroit. » Cette affirmation est-elle correcte ?

Amine dilue un acide $10$ fois, puis titre la solution diluée. Il affirme : « Le volume équivalent que je mesure sur la solution diluée est plus petit que celui que j'aurais mesuré en titrant directement le même volume de solution concentrée. » Cette affirmation est-elle correcte ?

Karim affirme : « Dans tout titrage, à l'équivalence, la quantité de titré est égale à la quantité de titrant versée : $n_A=n_{B,\acute{\text{e}}\text{q}}$. » Cette affirmation est-elle correcte ?

Au souk de Fès, Yasmine achète un vinaigre artisanal et veut vérifier sa teneur en acide éthanoïque. Comme il est trop concentré, elle le dilue $10$ fois, prélève $V_A=\mathrm{10,0}\text{ mL}$ du vinaigre dilué, ajoute quelques gouttes de phénolphtaléine, puis titre par une soude de concentration $c_B=\mathrm{0,50}\text{ mol/L}$. La réaction est totale, rapide, unique et de rapport $1:1$. Le virage rose persistant apparaît pour $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{8,0}\text{ mL}$. Donnée : $M=60\text{ g/mol}$.

Détermine la concentration du vinaigre non dilué et la masse d'acide éthanoïque contenue dans $\mathrm{1,0}\text{ L}$ de ce vinaigre non dilué.

À Rabat, Amine dose les ions chlorure d'une eau de puits par titrage avec une solution de nitrate d'argent. La réaction de titrage, totale, rapide et unique, est de rapport $1:1$ : les ions argent (titrant) précipitent les ions chlorure (titré). Amine prélève $V_A=\mathrm{50,0}\text{ mL}$ d'eau et titre par une solution d'ions argent de concentration $c_B=\mathrm{0,010}\text{ mol/L}$. La rupture de pente conductimétrique donne $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{14,0}\text{ mL}$. Donnée : $M=\mathrm{35,5}\text{ g/mol}$ pour l'ion chlorure.

Détermine la concentration en ions chlorure de l'eau, puis la masse de chlorure par litre. Conclus sur la potabilité si la limite réglementaire est de $250\text{ mg/L}$.

À Marrakech, Salma et Karim titrent le même acide ($V_A=\mathrm{20,0}\text{ mL}$) par une soude de concentration $c_B=\mathrm{0,10}\text{ mol/L}$, réaction de rapport $1:1$, indicateur coloré. Salma arrête à la première trace rose locale, à $V=\mathrm{17,0}\text{ mL}$. Karim attend le virage persistant après agitation, à $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}=\mathrm{18,0}\text{ mL}$.

Calcule la concentration trouvée par chacun, dis qui a raison et pourquoi, et chiffre l'erreur relative commise par Salma.

À Rabat, Karim suit en pH-métrie le titrage de l'acide éthanoïque d'un vinaigre par la soude. Sur sa courbe, le saut de pH est centré autour de pH $\approx \mathrm{8,5}$. Karim raisonne : « L'équivalence, c'est forcément quand le milieu est neutre, donc je lis $V_{\acute{\text{e}}\text{q}}$ à l'endroit où la courbe passe par pH $=7$. » Où est l'erreur de Karim ?