Doser l'ammoniac d'un produit ménager

L'exercice 3 du bac S 2020 Métropole remplacement, ancien programme, vaut 5 points, soit une cinquantaine de minutes. Il s'agit de vérifier la teneur en ammoniac d'une bouteille de liquide d'entretien de canalisation déjà ouverte. L'ammoniac est d'abord extrait par chauffage, puis dosé par titrage conductimétrique.

Partie 1 : l'extraction

La question 1.1 s'appuie sur une donnée de solubilité : l'ammoniac est d'autant moins soluble dans l'eau que la température est élevée. Chauffer le ballon le chasse donc à l'état gazeux ; il se redissout ensuite dans l'eau froide de l'erlenmeyer. La question 1.2 exploite le test au bleu de thymol : l'ammoniac est une base, et la solution du tube restée jaune montre qu'il n'arrive plus de gaz. Il faut relier la couleur au caractère basique de l'ammoniac, puis à la fin du dégagement, sans se contenter de dire que la solution est neutre.

Partie 2 : la masse volumique

La pesée d'une fiole tarée de 200,0 mL donne 220,4 g de liquide, d'où ρ = 1,102 g/mL, avec quatre chiffres significatifs. Ce résultat sert plus loin : ne l'oubliez pas.

Partie 3 : le titrage conductimétrique

Le schéma de la question 3.1 rapporte des points surtout par ses légendes : burette contenant l'acide chlorhydrique et sa concentration, bécher avec la solution S, cellule reliée au conductimètre, agitateur magnétique. Un pH-mètre à la place du conductimètre serait faux. La question 3.2 justifie le caractère acido-basique de la réaction NH₃ + H₃O⁺ → NH₄⁺ + H₂O : un ion H⁺ passe de l'acide H₃O⁺ à la base NH₃.

La question 3.3 est la plus formatrice. Avant l'équivalence, les ions H₃O⁺ versés sont consommés, tandis que les ions NH₄⁺ et Cl^- s'accumulent : la conductivité croît. Après l'équivalence, les ions H₃O⁺, très conducteurs, s'ajoutent aux ions chlorure : elle croît plus vite. Les conductivités molaires ioniques expliquent la pente presque triplée. Oublier les ions chlorure est l'erreur fréquente.

La question 3.4 est une question ouverte. Les deux droites se coupent en V_E = 19,0 mL, d'où 1,9 × 10^-3 mol d'ammoniac, soit 3,2 × 10^-2 g. La masse du prélèvement de 10,0 mL se calcule avec la masse volumique : 11,0 g. Le pourcentage massique vaut 0,29 %, dans l'intervalle de 0,1 % à 0,5 % annoncé pour une bouteille neuve.

Pièges et conseils

Le piège principal de la dernière question est de diviser par la masse de la solution S ou par 10,0 g : c'est la masse des 10,0 mL de liquide qu'il faut. Les 100 mL d'eau de l'erlenmeyer n'interviennent pas, puisque diluer ne change pas la quantité d'ammoniac titrée. Annoncez votre plan, écrivez une formule littérale finale avant le calcul, et terminez par une comparaison avec la valeur de l'énoncé : c'est ce que le commentaire demande.