Exercices sur le dosage des ions cuivre , Exercices de Chimie
Renee88
Renee8823 April 2014

Exercices sur le dosage des ions cuivre , Exercices de Chimie

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Exercices de chimie sur le dosage des ions cuivre. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: la méthode de dosage, la validité des dosages.
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Exo 3 spécialité Dosage des ions cuivre (II)

09/2006 Antilles (4 points) Exercice n°3 spécialité DOSAGE DES IONS CUIVRE (II)

Le but de l'exercice est d'illustrer le dosage de solutions parfois utilisées en hydrométallurgie et contenant

des ions cuivre (II) : Cu2+(aq) .

On dispose d'une solution S1 contenant des ions Cu2+(aq) .

1. UNE PREMIÈRE MÉTHODE DE DOSAGE

Cette méthode met en jeu deux réactions successives : on prélève un volume V1 = 20,0 mL de la solution S1

que l'on place dans un erlenmeyer, on ajoute une solution d'iodure de potassium (K+ (aq) + I –

(aq) ).

La transformation chimique mise en jeu est modélisée par :

2 Cu2+(aq) + 4 I- (aq) = 2 CuI(s) + I2 (aq) (réaction 1)

On dose ensuite le diode formé I2(aq) par une solution de thiosulfate de sodium (2 Na+(aq) + S2O32-(aq) ) :

l'erlenmeyer est placé sous une burette contenant la solution de thiosulfate de sodium telle que

[S2O32- (aq) ] = 0,40 mol.L-1. L'équivalence est repérée grâce à la décoloration d'empois d'amidon ajouté.

Le volume de solution de thiosulfate de sodium ajouté est alors VE= 12,4 mL.

La transformation chimique mise en jeu est modélisée par :

I2(aq) +2 S2O32- (aq) = S4O62-(aq) +2 I- (aq) (réaction 2)

1.1. Quelques questions sur cette méthode de dosage.

1.1.1. Dans la réaction (1), il est nécessaire que l'ion iodure I- (aq) soit en excès par rapport aux ions cuivre Cu2+(aq) . Justifier cette nécessité.

On considérera que cette condition est vérifiée par la suite.

1.1.2. La méthode proposée constitue-t-elle un dosage direct ou indirect des ions Cu2+(aq)? Justifier votre réponse.

1.2. Exploitation du dosage.

On pourra éventuellement s'aider d'un tableau d'avancement.

1.2.1. Quelle relation lie les quantités de diiode 2I

n et d'ions thiosulfate 2 2 3S O

n  ayant réagi à

l'équivalence ?

1.2.2. Quelle relation lie les quantités de diiode 2I

n et d'ions cuivre 2Cun  mises en jeu lors de la

réaction (1) ?

1.2.3. En déduire la concentration [Cu2+] de la solution S1 en ion cuivre (II).

2. DEUXIÈME MÉTHODE DE DOSAGE

On veut maintenant réaliser le dosage spectrophotométrique de la solution S1.

Pour cela, on prépare un ensemble de solutions de sulfate de cuivre (Cu2+(aq) + SO42-(aq)) à partir d'une

solution mère Sm de concentration cm= 0,50 mol.L-1. La teinte bleue de ces solutions est due à la présence

des ions Cu2+(aq).

Solution Sm Sdl Sd2 Sd3 Sd4 Sd5

[Cu2+]

(mol.L-1) 0,500 0,250 0,200 0,100 0,050 0,010

2.1. Préparation d'une solution diluée : décrire soigneusement la préparation de 50 mL de la solution Sd2 à partir de la solution mère Sm sachant que l'on dispose de la verrerie suivante :

- fioles jaugées de 25 mL, 50 mL, 100 mL ;

- pipettes jaugées de 10 mL, 20 mL, 25 mL ;

- béchers de 50 mL et de 100 mL ;

- éprouvettes graduées de 20 mL et 50 mL.

2.2. Mesure de l'absorbance de chacune des solutions avec un spectrophotomètre.

2.2.1. L'opérateur introduit de l'eau distillée dans une cuve qu'il place dans le spectrophotomètre, il règle alors l'absorbance sur la valeur "zéro". Justifier cette opération.

2.2.2. On mesure l'absorbance des solutions préparées. Les points expérimentaux sont présentés sur le graphique suivant :

La loi de Beer-Lambert A = k. [ Cu2+(aq) ] est-elle vérifiée ?

2.3. Détermination de la concentration de la solution S1. On prélève 25,0 mL de cette solution que l'on introduit dans une fiole jaugée de 50 mL dont on

complète le niveau avec de l'eau distillée. Après homogénéisation l'absorbance de cette solution S2

est mesurée : on trouve A = 1,5.

Déterminer graphiquement la concentration en ions Cu2+(aq) de la solution S2. En déduire celle de la

solution S1.

2.4. La méthode employée constitue-t-elle un dosage par titrage ou un dosage par étalonnage ? Justifier.

3.VALIDITÉ DES DOSAGES

3.1. Préparation de la solution S1. En réalité, la solution S1 a été préparée par dissolution de sulfate de cuivre pentahydraté solide

(CuSO4 , 5 H2O ) de masse molaire M = 249,6 g.mol-1.

Une masse m = 15,6 g de ce produit est utilisée pour préparer un volume V = 250 mL de solution,

déterminer la concentration en ions Cu2+(aq) de cette solution.

3.2. Conclure sur la validité des dosages effectués précédemment. Justifier votre réponse.

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