Dosage par étalonnage - Labolycee

1 Dosage par talonnage 4 Extraits de sujets corrig s du bac S Notions et contenus Comp tences exigibles Contr le de la qualit par Dosage Dosages par talonnage : - spectrophotom trie ; loi de Beer-Lambert ; - conductim trie ; explication qualitative de la loi de Kohlrausch, par analogie avec la loi de Beer-Lambert. Mettre en uvre un protocole exp rimental pour caract riser une esp ce color e. Pratiquer une d marche exp rimentale pour d terminer la concentration d'une esp ce l'aide de courbes d' talonnage en utilisant la spectrophotom trie et la conductim trie, dans le domaine de la sant , de l'environnement ou du contr le de la qualit.

2 R sum en vid o (9 min) Source de l image Les corrig s sont r dig s par les professeurs de l association Labolyc e. Toute reproduction de ces corrig s sans l autorisation de l association est interdite. Ces corrig s sont accessibles gratuitement et sans inscription sur Contacts : ; ; 2005/11 Nouvelle Cal donie EXERCICE II. DEUX ANTISEPTIQUES (6,5 points) Le Lugol est un antiseptique couramment utilis . Les indications port es sur un flacon de solution commerciale sont donn es dans le tableau ci-dessous. Lugol (solution S0) Composition : iodine solution (eau iod e) On se propose dans cet exercice de tracer une courbe d talonnage l aide d un spectrophotom tre afin d utiliser cet appareil pour d terminer le titre de la solution S0 de Lugol.

3 1. Courbe d talonnage du spectrophotom tre On dispose de six solutions aqueuses de diiode de concentrations molaires apport es diff rentes. La mesure de l absorbance A de chaque solution a t r alis e avec un spectrophotom tre UV visible r gl la longueur d onde = 500 nm. Le spectrophotom tre utilis admet une gamme de mesures pour l absorbance de A0 = 0 Amax = 2,00. Parmi les esp ces chimiques pr sentes le diiode est la seule esp ce qui absorbe 500 nm. Les r -sultats obtenus permettent de tracer la courbe d talonnage de la Figure 1 de L ANNEXE RENDRE AVEC LA COPIE.

4 Justifier, partir de la courbe d talonnage, que les grandeurs port es sur le graphe sont li es par une relation de la forme A = k[I2]. On note [I2]max la concentration molaire apport e en diiode au-del de laquelle l absorbance d une solution de diiode n est pas mesurable par le spectrophotom tre utilis ici. D terminer graphiquement la valeur de [I2]max en faisant clairement appara tre la m thode utilis e sur la Figure 1 de L ANNEXE RENDRE AVEC LA COPIE. ACC S LA CORRECTION 2. Titre du Lugol Pour d terminer le titre en diiode du Lugol, il est ici n cessaire de diluer dix fois la solution commer- ciale S0.

5 La solution obtenue est not e S0 . Le mat riel mis disposition est le suivant : - bechers 50 mL, 100 mL, 250 mL ; - pipettes jaug es 5,0 mL, 10,0 mL, 20,0 mL ; - prouvettes gradu es 10 mL, 20 mL, 100 mL ; - fioles jaug es 100,0 mL, 250,0 mL, 500,0 mL. Choisir, sans justification, le mat riel n cessaire pour pr parer S0 . Sans modifier les r glages du spectrophotom tre, on mesure l absorbance de la solution S0 : '0SA= 1,00. D terminer graphiquement sur la Figure 1 de L ANNEXE RENDRE AVEC LA COPIE la concentration molaire apport e en diiode de la solution S0 . On fera clairement appara tre la m thode graphique utilis e.

6 En d duire la concentration molaire apport e cL en diiode du Lugol (solution commerciale S0) Pourquoi a-t-il t n cessaire de diluer le Lugol (solution commerciale S0) ? ACC S LA CORRECTION Annexe Bac S Antilles Session de remplacement 2014 EXERCICE I. QUELLE TENEUR EN CUIVRE DANS UNE PI CE DE 5 CENTIMES D EURO ? (5 points) Acc s la correction La pi ce de 5 centimes d euro est compos e d un centre en acier (constitu essentiellement de fer et de carbone) entour de cuivre. Elle a un diam tre de 21,25 mm, une paisseur de 1,67 mm et une masse de 3,93 g. On cherche par une m thode spectrophotom trique d terminer la teneur en cuivre d une telle pi ce.

7 Le cuivre, de masse molaire 63,5 , est un m tal qui peut tre totalement oxyd en ions cuivre (II) par un oxydant puissant tel que l acide nitrique selon la r action d quation : 3 Cu(s) + 8 H+(aq) + 2 NO3-(aq) 3 Cu2+(aq) + 4 H2O(l) + 2 NO(g) Les ions cuivre (II) form s se retrouvent int gralement dissous en solution ; le monoxyde d azote NO est un gaz peu soluble. En pratique, on d pose une pi ce de 5 centimes dans un erlenmeyer de 100 mL, on place cet erlenmeyer sous la hotte et on met en fonctionnement la ventilation. quip de gants et de lunettes de protection, on verse dans l erlenmeyer 20 mL d une solution d acide nitrique d une concentration environ gale 7 La pi ce est alors assez vite oxyd e et on obtient une solution not e S1.

8 On transf re int gralement cette solution S1 dans une fiole jaug e de 100 mL et on compl te cette derni re avec de l eau distill e jusqu au trait de jauge. On obtient une solution S2 qui contient galement des ions fer (III) provenant de la r action entre l acide nitrique et le fer contenu dans le centre d acier de la pi ce. L absorbance de la solution S2 800 nm est mesur e, elle vaut 0,575. 1. talonnage. D terminer, en argumentant votre r ponse, les couleurs attendues pour une solution d ions cuivre(II) et pour une solution d ions fer (III). Pour quelle raison choisit-on de travailler une longueur d onde de 800 nm ?

9 On fait subir diff rents chantillons de m tal cuivre pur le m me traitement que celui d crit ci-dessus pour la pi ce. On obtient alors des solutions d ions cuivre (II) dont on mesure l absorbance 800 nm. Montrer, en utilisant le document 2 et en compl tant l ANNEXE RENDRE AVEC LA COPIE, que la loi de Beer-Lambert est v rifi e pour ces solutions d ions cuivre (II). 2. D termination de la teneur en cuivre dans la pi ce. D terminer la masse de cuivre contenue dans la pi ce de 5 centimes d euro. En d duire la teneur (ou pourcentage massique ) en cuivre dans la pi ce. 3. Incertitude.

10 10 groupes d l ves ont d termin exp rimentalement la masse de cuivre pr sente dans 10 pi ces de 5 centimes de m me masse. Leurs r sultats sont les suivants : Groupe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Masse de cuivre (mg) 260 270 265 263 264 265 262 261 269 267 D terminer, gr ce aux valeurs trouv es par les l ves, l incertitude largie (pour un niveau de confiance de 95 %) sur la mesure de la masse de cuivre dans une pi ce. En d duire l intervalle dans lequel devrait se situer le r sultat du mesurage de la masse de cuivre avec un niveau de confiance de 95 %. Acc s la correction Document 1 : Spectres d absorption des ions cuivre (II) et fer (III) dans l eau.