Le but de cet exercice est de déterminer la concentration massique en ions chlorure d'une eau minérale pétillante.
Un volume V_S = 25{,}0 mL de cette eau est dosé dans un bécher par une solution de nitrate d'argent, Ag^+_{\left(aq\right)} + NO^-_{3\left(aq\right)} de concentration connue C_1 = 3{,}00 \times 10 ^{-2} mol·L-1.
L'équation de la réaction qui a lieu lors de ce dosage est :
Cl^-_{\left(aq\right)} + Ag^+_{\left(aq\right)}\ce{->}AgCl_{\left(s\right)}
L'équivalence de ce titrage est atteinte lorsqu'il ne se forme plus de précipité blanc de chlorure d'argent AgCl_{\left(s\right)}. Tous les ions chlorure ont alors réagi.
Est-il possible de repérer l'équivalence de ce titrage en l'absence d'un indicateur de fin de réaction ?
L'équivalence de ce titrage correspond à l'instant où, d'après l'équation de la réaction support, les quantités de matière des ions chlorure et des ions argent sont égales, ou autrement dit quand il ne se forme plus de précipité de chlorure d'argent. Apprécier visuellement qu'il ne se forme plus de ce précipité est très difficile.
En l'absence d'un indicateur de fin de réaction, il est impossible de repérer l'équivalence de ce titrage.
On verse dans le bécher contenant la solution à doser quelques gouttes d'une solution de chromate de potassium, 2 K^+_{\left(aq\right)} + CrO^{2-}_{4\left(aq\right)}. En présence d'ions argent, une réaction s'effectue entre ceux-ci et les ions chromate selon :
CrO^{2-}_{4\left(aq\right)} + 2 Ag^+_{\left(aq\right)}\ce{->}Ag_2CrO_{4\left(s\right)}
Le chromate d'argent Ag_2CrO_{4\left(s\right)} est rouge brique. Les ions argent réagissent préférentiellement avec les ions chlorure plutôt qu'avec les ions chromate.
Comment peut-on repérer visuellement l'équivalence de ce titrage ?
Au début de ce titrage, on verse le nitrate d'argent dans le bécher contenant :
- Les ions chlorure provenant de l'eau minérale pétillante
- Les ions chromate provenant de la solution de chromate de potassium
Comme les ions argent réagissent préférentiellement avec les ions chlorure, il se forme d'abord un précipité blanc de chlorure d'argent. Une fois l'équivalence atteinte, tous les ions chlorure ont été consommés et comme l'on continue à verser des ions argent, ils peuvent réagir avec les ions chromate et former un précipité rouge de chromate d'argent.
Le volume versé à l'équivalence de la solution de nitrate d'argent est V_{1,E} = 6{,}1 mL.
Quelle est la concentration molaire en ions chlorure dans l'eau minérale pétillante ?
Le réactif titré est l'ion chlorure et le réactif titrant est l'ion argent.
D'après l'équation de la réaction du titrage, on remarque qu'une mole d'ion chlorure réagit avec une mole d'ion argent, ainsi à l'équivalence :
n\left(Cl^-\right)_i = n\left(Ag^+\right)_E
Où :
- n\left(Cl^-\right)_i représente la quantité de matière d'ion chlorure initiale de l'eau minérale.
- n\left(Ag^+\right)_E représente la quantité de matière d'ion argent introduit à l'équivalence.
Or :
n\left(Cl^-\right)_i = n\left(Ag^+\right)_E
Ainsi :
C_S \times V_S =C_1 \times V_{1,E}
Soit :
C_S =\dfrac{C_1 \times V_{1,E}}{V_S}
Où C_s désigne la concentration des ions chlorure demandée.
L'application numérique donne :
C_S =\dfrac{3{,}00\times 10^{-2} \times 6{,}1}{25{,}0}
Donc :
C_S=7{,}3\times 10^{-3} mol·L-1
La concentration en ions chlorure de l'eau minérale pétillante est égale à 7{,}3\times 10^{-3} mol·L-1.
La masse molaire de l'ion chlorure est de 35,5 g·mol-1.
Quelle est la concentration massique en ion chlorure dans l'eau minérale pétillante ?
Si on appelle t la concentration massique demandée, alors :
t = C_S \times M\left(Cl^-\right)
L'application numérique donne :
t =7{,}3\times 10^{-3} \times35{,}5
Donc :
La concentration massique en ion chlorure de l'eau minérale pétillante est égale à 0{,}26 g·L-1.
La norme européenne recommande un titre maximal en ions chlorure de 250 mg·L-1 pour une eau minérale.
Peut-on boire quotidiennement l'eau minérale dosée ?
La concentration massique déterminée précédemment est supérieure à la norme européenne. Par conséquent, il vaut mieux éviter de boire quotidiennement l'eau minérale pétillante dosée ici.