Correction ECE, Vert, jaune et bleu

Légende alternative :

DISPOSITION DU CANDIDAT Indicateur coloré Un indicateur coloré acido-basique est un couple acide / base pour lequel la forme acide et la forme basique ont des teintes différentes en solution. Dans certains cas, on peut utiliser un indicateur coloré pour repérer l'équivalence d'un titrage. L'indicateur coloré doit être judicieusement choisi, selon le titrage réalisé, afin de repérer correctement l'équivalence. Diagramme de distribution d'un indicateur coloré Le diagramme de distribution d'un indicateur coloré représente l'évolution du pourcentage de sa forme acide notée Hind et celle du pourcentage de sa forme basique notée Ind- en fonction du pH de la solution dans laquelle il est dissous. Par exemple, pour le bleu de bromothymol (BBT), on obtient le diagramme de distribution suivant : 1.2 1 0.8 Pourcentage (%) PH La zone de virage est la plage de pH pour laquelle aucune des formes acide et basique n'est suffisamment majoritaire, ce qui se traduit par une superposition de leurs teintes. Il s'agit de l'ensemble des valeurs de pH pour lesquelles : 0,10 < % Ind % Hind Spectres d'absorption des formes acide et basique du vert de bromocrésol 0.6 VERT, JAUNE ET BLEU 0.2 Pourcentage de la forme acide Hind * Hind 500 550 lambda (en nm) 600 Pourcentage de la forme basique Ind Hind: notation de la forme acide du vert de bromocrésol Ind: notation de la forme basique du vert de bromocrésol 10 650 Ind Session 2022 700 800 Page 2 sur 6 ● VERT, JAUNE ET BLEU Préparation de solutions de vert de bromocrésol à différents pH Pour préparer des solutions Si de vert de bromocrésol à différents pH, on peut utiliser le protocole suivant : Prélever 20,0 mL de solution de Britton-Robinson) à l'aide d'une pipette jaugée et les verser dans un bécher. Ajouter un volume V, de solution d'hydroxyde de sodium de concentration 1,00x10-1 mol-L-1 à l'aide d'une pipette jaugée. Agiter. Prélever 20,0 mL du mélange précédent et le verser dans un nouveau bécher. Ajouter 2,0 mL de solution de vert de bromocrésol. Agiter. Solution Si S₁ S2 Volume Vi de solution d'hydroxyde 0,0 2,0 2,5 3,0 de sodium ajouté (en mL) S 3 S4 S 5 3,5 S6 S7 4,0 4,5 5,0 pHe S 8 Session 2022 S 9 S 10 (*) La solution de Britton-Robinson est une solution qui a la particularité d'avoir un pH qui varie linéairement en fonction du volume de solution d'hydroxyde de sodium qu'on y ajoute. Données utiles L'hélianthine est un indicateur coloré. À 25 °C, la valeur de son pKĄ est 3,4. Pourcentages de la forme acide et de la forme basique dans une solution de vert de bromocrésol S 11 5,5 6,5 8,0 On appelle A, l'absorbance de la solution mesurée en utilisant une longueur d'onde A où seule la forme basique Ind absorbe. "PH Le pourcentage % Ind de la forme basique dans la solution peut être relié à l'absorbance par la relation : A %Ind 100 x Amax Le pourcentage % Hind de la forme acide dans la solution peut être relié à l'absorbance par la relation : A %Hind = 100 x (1-- Amax Amax, est l'absorbance, à la même longueur d'onde A, d'une solution dans laquelle le vert de bromocrésol existe uniquement sous sa forme basique Ind-. (C'est le cas de la solution S 11) Titrage pH-métrique d'une solution d'ammoniaque par une solution d'acide fort On obtient par simulation la courbe de titrage d'une solution ammoniac par une solution d'acide chlorhydrique : (ml.) Titrage de 10,0 mL de solution d'ammoniaque de concentration 0,10 mol-L-¹ par une solution d'acide chlorhydrique de concentration 0,10 mol-L-¹. Remarque : Une solution d'ammoniaque est une solution aqueuse d'ammoniac NH3 intervenant dans le couple acide faible-base faible NH4+ / NH3. Page 3 sur 6 TRAVAIL À EFFECTUER 1. Étude d'une solution de vert de bromocrésol (20 minutes conseillées) À l'aide du matériel mis à disposition, préparer la solution S8 de vert de bromocrésol. On souhaite mesurer l'absorbance de la solution S 8. Quelle longueur d'onde peut-on choisir pour que seule la forme basique Ind- absorbe? D'après le spectre fourni, on peut choisir une longueur d'onde de λ = 620 nm. En effet c'est à cette longueur d'onde que l'absorption de la forme basique du vert de bromocrésol est maximale. S₁ Absorbance 2,0E A 02. pH 2,4. Appeler le professeur pour lui présenter la valeur choisie ou en cas de difficulté Faire le blanc avec de la solution de Britton-Robinson. VERT, JAUNE ET BLEU Mesurer l'absorbance et le pH de la solution Så de vert de bromocrésol. 2. Diagramme de distribution du vert de bromocrésol (20 minutes conseillées) 8 Dans le tableau ci-dessous, ajouter les valeurs d'absorbance A et de pH de la solution S & de vert de bromocrésol. Solutions Si S7 S 8 S 9 S 10 S2 S 3 5,0E- 1,2E 02. 01.. APPEL n°1 S4 2,8E 01.. S 5 S6 5,2E-6,2E-9,2E- 01.. 01.. 01. ... 3,1..... 3,7 4,1.. 4,5.. 5,0.. 5,5. Hind % |=100*A[1]/1,1²=100*(1-A[1]/1,1) Ind. Hind, Ind, Hinal (%) À l'aide d'un logiciel tableur-grapheur, tracer le diagramme de distribution du vert de bromocrésol. Ind PH A % 1,0E+00....1,0E+00. ...1,05E+00. 6,0 2,4 3,1 3,7 4,1 4.5 5 5.5 6 6.6 7,6 9,1 6,6..... 2,00E-02 5,00E-02 1,20E-01 2,80E-01 5,20E-01 6,20E-01 9,20E-01 1,00E+00 1,05E+00 1,09E+00 1,10E+00 Ind % Xo 2 5 11 25 47 56 84 91 95 99 100 Hind % Session 2022 ...7,6.. 98 95 89 75 53 44 16 9 5 1 0 S 11 1,1E+00..... ...9,1.. Page 4 sur 6 Appeler le professeur pour lui présenter le diagramme de distribution ou en cas de difficulté 3. Choix de l'indicateur coloré (20 minutes conseillées) On souhaite faire le titrage colorimétrique d'une solution d'ammoniaque de concentration voisine de 0,10 mol-L-1 par une solution d'acide chlorhydrique de concentration 0,10 mol-L-1. Trois indicateurs colorés sont mis à disposition: l'hélianthine, le vert de bromocrésol et le bleu de bromothymol. II s'agit maintenant de déterminer lequel de ces indicateurs colorés peut convenir pour le titrage de l'ammoniaque. 3.1 Dans le programme Python fourni, quelle la fonction de la ligne 4 du programme Python ? Elle permet d'entrer la valeur du pKa quand l'algorithme tourne. Cette valeur est ensuite transformée en flottant (nombre réel). N.B: LE SEPARATEUR DECIMAL EST LE POINT. 3.2 Compléter les lignes 10 et 11 du programme à l'aide des commentaires. pA=100*CA/Ci couple pB=100*CB/Ci couple VERT, JAUNE ET BLEU Pourcentage des espèces (%) 100 APPEL n°2 Appeler le professeur pour lui présenter les lignes complétées ou en cas de difficulté 80 60 40 Exécuter le programme Python afin d'afficher le diagramme de distribution de l'hélianthine. La concentration globale de l'hélianthine est C₁ = 2,1x10-5 mol.L-1. 20 0 # pourcentage de la forme acide HInd du # pourcentage de la forme basique Ind- du APPEL n°3 2 diagramme de distribution des espèces Hind et Ind- Pourcentage de la forme acide Hind Pourcentage de la forme basique Ind- 6 pH 8 Session 2022 10 12 14 m Page 5 sur 6 VERT, JAUNE ET BLEU Session 2022 3.3 Conclure sur l'indicateur coloré qu'il faudrait choisir pour repérer l'équivalence d'un titrage colorimétrique de la solution d'ammoniaque par la solution d'acide chlorhydrique. Graphiquement, on voit que : Pour le BBT: zone de virage = 6-7,6 et pka = 7,2 Pour le VDB : zone de virage = 4-6,2 et pKa = 4,7 Pour l'hélianthine zone de virage = 3-4,6 et pKa = 3,5 Or d'après la courbe du titrage ph-métrique fournit, on voit que le pH à l'équivalence est de 5,25. Comme la zone de virage de l'indicateur coloré doit contenir le pH à l'équivalence, on en conclut qu'il faut choisir le vert de bromocrésol. Défaire le montage et ranger la paillasse avant de quitter la salle. Page 6 sur 6