Problème de titrage acide-base

Ce qui suit est un problème typique dans l’analyse par titrage acide-base d’un échantillon réel. La résolution détaillée du problème est présentée avec une explication approfondie des étapes les plus importantes impliquées et qui peuvent être facilement extrapolées à la résolution de tout autre problème de titrage acide-base, ainsi que d’autres types de titrages tels que les précipitationométries ou les titrages. .rédox.

Il existe plusieurs façons de résoudre ce type de problème, mais nous insisterons sur l’utilisation de la normalité et du nombre de titrages et d’équivalents de titrage au point final du titrage. Cela permet de résoudre tout problème de ce type en suivant exactement la même procédure, mais en modifiant le nombre d’équivalents par mole de titrant et de titrant en fonction du type de réaction impliqué dans le titrage.

Le problème en question consiste en deux titrages acido-basiques : un pour effectuer la standardisation de l’agent de titrage à l’aide d’un étalon primaire, et le second pour effectuer l’analyse d’un échantillon réel, c’est donc une très bonne approche du genre de problèmes qui doivent être résolus dans un vrai laboratoire d’analyse. Pour simplifier, ni les erreurs expérimentales ni l’analyse statistique des résultats ne seront prises en compte.

Problématique : Analyse d’un nettoyant pour cuvette de WC par titrage acide base

Déclaration:

On souhaite analyser un échantillon de détartrant commercial fréquemment utilisé pour le nettoyage des toilettes. Le principe actif de ce produit est l’acide chlorhydrique (HCl) à 6,75% m/V, et il est analysé au moyen d’un titrage acido-basique avec de l’hydroxyde de potassium.

La solution d’hydroxyde de potassium a été standardisée en titrant un échantillon contenant 0,4956 g de phtalate acide de potassium, KHC ₈ H ₄ O ₄ ou KHP (MM = 204,221 g/mol). Pendant le titrage, 25,15 ml de KOH ont été consommés pour atteindre le point final.

Pour analyser l’échantillon, 10,00 ml du nettoyant ont d’abord été prélevés et dilués à 250 ml avec de l’eau distillée. Ensuite, une aliquote de 25,00 ml de cette solution a été prélevée et titrée avec la solution d’hydroxyde de potassium préalablement standardisée en utilisant la phénolphtaléine comme indicateur. Le point final est atteint après l’ajout de 17,50 mL de titrant. Quelle est la concentration réelle de HCl dans le nettoyant pour cuvette des toilettes ?

Solution:

Comme on peut le voir, l’objectif principal du problème est de déterminer la concentration réelle de HCl dans le nettoyant pour cuvette des toilettes, qui devrait être d’environ 6,75 % m/V. L’échantillon étant trop concentré pour être analysé directement, il est dilué avant d’être titré. Cela signifie que le titrage de l’échantillon ne nous donnera pas directement la concentration que nous recherchons, mais nous devons d’abord trouver la concentration de la dilution et ensuite, avec cette concentration, nous calculerons la concentration initiale réelle du nettoyant.

Pour pouvoir calculer la concentration de la solution diluée au moyen du titrage, il est obligatoire de connaître la concentration du titrant, dans ce cas, l’hydroxyde de potassium. Cependant, cette concentration n’est pas fournie directement par l’exercice, mais nous fournit plutôt des informations provenant d’un autre titrage qui a été effectué avec le même agent de titrage, mais sur un échantillon connu d’hydrogénophtalate de potassium ou KHP.

Après cette analyse, il est clair que, pour résoudre le problème, il faut d’abord calculer la concentration d’hydroxyde de potassium en utilisant les données du premier titrage (l’étalonnage), puis cela doit être utilisé pour déterminer la concentration de l’échantillon dilué et enfin, la concentration de la solution concentrée d’origine, c’est-à-dire de l’échantillon, est déterminée.

Données:

• 1er titrage (étalonnage KOH)

Le nombre d’équivalents par mole (W) de KOH est de 1 puisqu’il s’agit d’une base qui ne possède qu’un ion hydroxyde, tandis que le phtalate acide de potassium est un sel amphotère qui dans ce cas agit comme un acide (car il réagit avec une base) monoprotique (car il n’a qu’un seul proton), donc il a aussi 1 équivalent par mole.

La réaction de titrage est :

• 2e degré (analyse d’échantillons)

Comme le phtalate, l’acide chlorhydrique est également un acide monoprotique, de sorte que le nombre d’équivalents par mole de cet acide est également de 1.

Dans ce cas, la réaction de titrage est :

• Dilution

calculs

Le but d’utiliser la normalité au lieu d’une autre unité de concentration lors de la résolution de problèmes de titrage est que, au point final du titrage, qui est supposé être égal au point d’équivalence, il est vrai que les équivalents du titrant sont égaux au équivalents diplômes. C’est-à-dire:

où le nombre d’équivalents peut être obtenu soit à partir de la masse de la substance et de son poids moléculaire, soit à partir de sa concentration normale comme suit :

où m est la masse, W est le nombre d’équivalents par mole, MM est la masse molaire, N est la concentration normale et V _sol est le volume de la solution.

Ces trois équations sont généralement suffisantes pour résoudre n’importe quel problème de titrage.

Standardisation des solutions KOH

Les trois équations ci-dessus peuvent être combinées en une seule pour trouver la concentration normale de la solution d’hydroxyde de potassium, c’est-à-dire du titrant. Au point final de la normalisation, il retient que

Titrage de l’aliquote d’échantillon dilué

Maintenant que nous avons la concentration du titrant, nous pouvons l’utiliser pour déterminer la concentration de HCl dans l’aliquote. En combinant à nouveau la relation des équivalents au point final avec la formule de normalité, nous pouvons écrire :

Dilution

Nous avons déjà trouvé la concentration de l’aliquot qui a été titré, qui correspond à la concentration de la solution diluée de l’échantillon d’origine. Il ne nous reste plus qu’à utiliser l’équation de dilution pour déterminer la concentration de la solution mère d’origine.

C’est l’accord que nous recherchions. Il ne reste plus qu’à le convertir en pourcentage m/V afin de le comparer avec la valeur reportée sur l’étiquette. Pour cela, on considère que la solution contient 1 689 équivalents de HCl dans 1 L = 1000 mL de solution. Ceci, associé à la masse molaire de l’HCl et au nombre d’équivalents par mole, permettra de calculer le pourcentage m/V :

La concentration réelle de HCl dans le détartreur testé est de 6,158 % m/V et n’est que légèrement différente de la nôtre. Si nous comparons cette valeur avec les valeurs les plus susceptibles d’être complètes

Les références

Ahumada Forigua, DA, Morales Erazo, LV, Abella Gamba, JP et Gonzalez Cardenas, IA (2019). Techniques de titrage acide-base : considérations métrologiques. Journal colombien de chimie , 48 (1), 26–34. Extrait de https://www.redalyc.org/jatsRepo/3090/309058491010/309058491010.pdf

Sagesse (sd). Exercices de titrage ACID-BASE et de titrage REDOX. Extrait de https://sapiencia-web.blogspot.com/p/itulacion.html

Skoog, DA, West, DM, Holler, J. et Crouch, SR (2021). Fondamentaux de la chimie analytique (9e édition). Boston, Massachusetts : Apprentissage Cengage.

Laboratoire de chimie TP. (2015, 15 novembre). Titrages acide-base . Extrait de https://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-general/acidos-y-bases/titulaciones-acido-base.html

Jiménez, AG, et Hernández, AR (sf). Substances standard pour la standardisation des acides et des bases Extrait de http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/DOCUMENTOPATRONESPRIMARIOSACIDOBASE_34249.pdf