I.1.1. Description du TP01 « Comparaison de deux méthodes de titrage d’un acide fort par une base forte »

Le texte du TP01 fourni aux étudiants comprend essentiellement un développement théorique, une liste et une description du matériel, les méthodes à utiliser pour obtenir les mesures à effectuer.

La première manipulation de ce TP, consiste à réaliser le dosage d’une solution d’acide chlorhydrique HCl par une solution de soude NaOH en présence d’un indicateur coloré. Le texte fourni aux étudiants donne d’abord le mode opératoire :

• MANIPULATION
• • Introduire la solution de soude de concentration connue dans la burette.
  • Prélever 10mL de la solution acide avec une pipette et les verser dans un erlenmeyer.
  • Ajouter deux ou trois gouttes d’indicateur coloré.
  • Ajouter progressivement la solution de base en agitant. Le changement de couleur de la solution indiquera le point d’équivalence.
  • Noter le volume de base utilisé.
  • Faire un deuxième et troisième essai.

Ce texte est essentiellement rédigé en terme d’objets (solution, burette..), d’événements (introduire, ajouter..) du monde perceptible. Une unique relation entre le monde perceptible et le monde reconstruit est fournie : il s’agit de la relation entre le changement de couleur et le point d’équivalence.

Puis des calculs sont proposés :

• RESULTATS
• • Ecrire l’équation de la réaction de dosage.
  • Calculer les concentrations : molaire et massique.
  • Le choix de l’indicateur est-il satisfaisant ?
  • Quel indicateur permet de déterminer la concentration de la solution avec la meilleure précision ?
  • Compte tenu de la précision du dosage, déterminer le domaine expérimental dans lequel sont situés concentration molaire et le titre massique, c’est-à-dire présenter les résultats sous la forme : X= (a a)

Par contre, les questions présentées aux étudiants après la réalisation de l’expérience relèvent du monde reconstruit et du niveau des grandeurs. L’événement reconstruit (la réaction acido-basique) est pris en considération dans la partie réflexion. Une relation entre l’objet perceptible (indicateur) et grandeur (pH) est mise en évidence dans la quatrième question :  «  Quel indicateur permet de déterminer la concentration de la solution avec la meilleure précision ? »

La seconde partie concerne le tracer de la courbe de titrage de l’acide chlorhydrique HCl par la soude NaOH. Dans cette partie, le texte présente en premier lieu le principe de fonctionnement du pH-mètre puis son étalonnage.

• MANIPULATION
• • Introduire la solution de soude dans la burette.
  • Prélever une prise d’essai de la solution à titrer (HCl 1M) avec une pipette et l’introduire dans un bécher placé sur le centre d’un agitateur magnétique.
  • Plonger les électrodes, préalablement rincées et séchées, dans la solution à doser en ayant soin de régler la hauteur pour que lors de l’agitation, le barreau aimanté ne risque pas de heurter les électrodes.
  • Si le volume du liquide est insuffisant pour immerger les électrodes, prendre un volume de solution plus grand ( le trou de jonction doit être entièrement recouvert par la solution).
  • Mettre en marche l’agitateur magnétique en tournant lentement le bouton de commande de l’appareil jusqu’à ce que l’agitation soit régulière et pas trop forte.
  • Passer sur la position pH du pH-mètre.
  • Lire le pH au départ, et après chaque addition de solution titrante.
  • Tracer en même temps la courbe représentant la valeur du pH en fonction du volume ajouté.

• Remarque :
• • Ajouter la solution titrante mL par mL, mais lorsque le pH commence à varier rapidement, ajouter 0,2mL par mL en relevant à chaque fois le pH correspondant au volume ajouté.
  • Une fois le dosage terminé, passer sur la position (0) du pH-mètre.
  • Retirer les électrodes de la solution, les rincer avec de l’eau distillée et les immerger dans de l’eau distillée.
  • A la fin de la manipulation remettre les électrodes dans leur tube de protection et arrêter l’appareil.

Puis des interprétations des résultats sont demandées :

• RESULTATS
• • Déterminer par la méthode des tangentes le point d’équivalence.
  • Indiquer sur la courbe les entités chimiques prédominantes dans chaque zone.
  • Calculer les concentrations : molaire et massique avec les incertitudes. Présenter les résultats sous forme X= (a a) unité.
  • Comparer les deux méthodes des parties B et C. Quelle est la plus précise ? Pourquoi ?

Ce qui est demandé aux étudiants dans la partie réflexion relève du modèle géométrique (méthode des tangentes) et modèle numérique (calculs). Une relation entre le modèle géométrique et l’objet reconstruit est mise en évidence : « Indiquer sur la courbe les entités chimiques prédominantes dans chaque zone ».

La dernière partie de ce TP, traite du dosage d’une solution diluée d’acide chlorhydrique HCl afin de une comparaison entre les courbes de titrage.

• MANIPULATION
• • Effectuer le dosage de la solution en procédant comme dans les parties B et C et tracer sur le même papier millimétré la courbe pH = f(V_NaOH).
  • Calculer la concentration molaire de la solution ainsi obtenue.
  • Comparer les deux courbes. Que peut-on conclure ?

Le but principal de cette activité est d’apprendre à l’élève l’effet de la dilution sur les courbes de dosage. Les termes utilisés dans cette portion de texte appartiennent au monde perceptible (dosage, solution) au modèle géométrique (courbe) et au modèle numérique (calculs).