Doser les ions chlorure d'un marais salant : un exercice complet de titrage

Cet exercice de spécialité de 4 points du bac S 2004 Amérique du Nord se demande si l'eau d'un marais salant convient à l'élevage d'Artémia, des crustacés qui ont besoin d'une eau contenant plus de 30 g/L d'ions chlorure. Les ions chlorure sont dosés par précipitation avec les ions argent, d'abord avec un indicateur coloré, puis par conductimétrie. Prévoir environ 52 minutes.

Partie A, question 1 : comprendre l'indicateur

Dans deux tubes contenant chacun la même quantité d'ions chlorure, on ajoute un faible puis un grand volume de nitrate d'argent. Il faut comparer les quantités de matière, et non les volumes : 2,0 × 10^-4 mol d'ions chlorure, contre 5 × 10^-5 mol d'ions argent dans le tube 1 et 2,2 × 10^-4 mol dans le tube 2. Les ions chlorure sont donc en excès dans le premier tube et les ions argent dans le second. Les deux tubes contiennent un précipité blanc de chlorure d'argent, mais la solution reste jaune dans le tube 1 et devient rose-rouge dans le tube 2. L'indicateur révèle ainsi l'apparition d'ions argent en excès.

Partie A, question 2 : dispositif et équivalence

Le schéma doit faire apparaître la burette contenant la solution titrante de nitrate d'argent, le bécher contenant la prise d'essai et l'indicateur, et l'agitateur magnétique. À l'équivalence, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques. Elle est repérée par le passage persistant du jaune au rose-rouge, à la goutte près. Attention à ne pas réduire la définition au changement de couleur, qui n'est que le moyen de la repérer.

Partie A, question 3 : la dilution

Pour diluer 10 fois et obtenir 50 mL, il faut prélever 5,0 mL d'eau du marais avec une pipette jaugée et compléter une fiole jaugée de 50,0 mL avec de l'eau distillée. Une éprouvette graduée ou un bécher ne donnent pas la précision attendue.

Partie A, question 4 : exploiter le titrage

À l'équivalence, la quantité d'ions argent versée est égale à la quantité d'ions chlorure initiale. Avec un volume équivalent de 15,2 mL, la concentration de la solution diluée vaut 1,52 × 10^-1 mol/L, celle de l'eau du marais 1,52 mol/L, soit une concentration massique de 54,0 g/L. Ce résultat dépasse le seuil de 30 g/L : l'eau est favorable aux Artémia. Le piège consiste à oublier le facteur de dilution ou à comparer une concentration molaire à un seuil exprimé en g/L.

Partie B : le titrage conductimétrique

Sur la courbe de l'annexe, les points s'alignent sur deux droites. Leur intersection donne un volume équivalent proche de 15 mL, en accord avec le dosage colorimétrique. Avant l'équivalence, chaque ion chlorure qui précipite est remplacé par un ion nitrate, un peu moins conducteur, et la conductivité diminue lentement. Après l'équivalence, les ions argent et nitrate ajoutés s'accumulent, et la conductivité augmente plus vite qu'elle ne diminuait.

Conseils pour réussir

En conductimétrie, faites systématiquement le bilan ion par ion : ions consommés, apportés et spectateurs. Pour le point d'équivalence, tracez les droites en vous appuyant sur les points éloignés de la rupture de pente, au lieu de prendre le point le plus bas.