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exercice dosage
Bonjour, j'ai du mal à faire cet exercice, pourriez vous m'aider? Vous me seriez d'une grande aide 
Enoncé:
Un détartrant pour cafetières vendu dans le commerce est constitué d'une poudre blanche à base d'acide sulfamique NH2SO3H. Guy cherche à déterminer la pureté de cette poudre.
Il prélève m=1,00g de poudre blanche, qu'il dissout dans l'eau distillée pour obtenir une solution S0 d'acide sulfamique de volume V0=200,0mL. L'acide sulfamique réagit immédiatement avec l'eau selon la réaction NH2SO3H(s)+H2O(l)
NH2SO3-(aq)+H3O+.
Il prélève V1=20,0mL de solution S0 qu'il verse dans un bécher. Il ajoute un volume Veau d'eau distillée. Il plonge le bécher dans une celleule de conductimétrie(de constante de cellule connue) et monte le circuit lui permettant de mesurer G, conductance de la portion de solution entre les electrodes.
Il ajoute progressivement une solution S d'hydroxyde de sodium de concentration c=0,100mol.L-1. Il note V le volume de solution S ajouté. Pour chaque volume V, il mesure la conductance G et, par le calcul,en déduit la conductivité
de la solution. Il dispose des condictivités molaires ioniques suivantes en mS.m².mol-1:
H3O+=35,0
Na+=5,01
HO-=19,8
NH2SO3-=4,83
Questions:
1)Caculer la conductivité 0 de S0.
2)Dans un premier temps, les ions hydroxyde progressivement ajoutés réagissent avec les ions oxonium présents selon la réaction HO-(aq)+H3O+(aq)2H2O(l). Les ions oxonium présents sont en excès.
a)En s'aidant éventuellement d'un tableau d'avancement, exprimer toutes les concentrations des ions présents en solution en fonction de V. On notera Vtot=V+V1+Veau le volume total du mélange.
b)En déduire l'expression de la conductivité du mélange réactionnel en fonction de V.
3)Déterminer le volume V de solution S qu'il est nécessaire d'apporter pour consommer toues les ions oxonium initialement présents. On nomme ce volume particulier volume équivalent et on le note Véq.
4)Lorsque V>Véq, les ions hydroxyde ajoutés ne réagissent avec rien et sont en excès.
a)Exprimer les concentrations des ions présents en fonction de V pour cette deuxième étape.
b)En déduire l'expression de la conductivité du mélange réactionnel en fonction de V.
5)Pour V allant de 0mL à 25mL, tracer la courbe =f(V) dans les deux cas suivants.
a)Guy a ajouté Veau=180mL d'eau et considère donc que le volume total constant, de valeur Vtot=200mL, qui ne varie pas quelle que soit l valeur de V ajouté.
b)Guy n'a pas ajouté d'eau (Veau=0mL) et on écrit bien Vtot=V+V1 pour tracer les courbes.
6)Les deux courbes tracées présentent un point singulier. Montrer que l'abscisse en ce point est V=Véq.
7)Guy, lors de son expérience, obtient un volume équivalent Véq=10,1mL. En déduire la mase réelle m' d'acide sulfamique dans son prélèvement et calculer le pourcentage de pureté du détartant étudié.
Débuts des réponses:
1)La masse molaire de NH2SO3 est M(NH2SO3)=14,0+2*1,0+32,1+3*16,0 = 96,1 g.mol-1
M(H3O)=14,0+3*16,0=62,0 g.mol-1
[NH2SO3-]=(m/M(NH2SO3))/V0=5,20.10-2 mol.L-1= 52,0 mol.m-3
[H3O+]=(m/M(H3O))/V0=8,06.10-2mol.L-1=80,6 mol.m-3
0[/sub]=[H[sub]3O+]*H3O++[NH2SO3-]*NH2SO3-=2,21 S.m-1
est ce juste déjà cette question 1)?
2)a)Les ions présents sont les ions HO-, NH2SO3- et Na+ mais pas les ions H3O+ puisqu'ils sotn en excès. Non?
Ensuite je bloque..
Je vous remercie d'avance
J'aimerais y arriver
Bonjour
2) b) = / ( n / v )
à l'équivalence , les réactifs sont limitants donc on peut établir une égalité
4) repars des formules que tu connais
Merci énormément Kaela de me venir en aide
Seulement, la réponse à la question 1) est elle juste?
Je n'arrive pas à faire la question 2)a)...
Il n'y a plus d'ions H3O+?
Comment exprimer [Na+], [HO-] et [NH2SO3-] en fonction de V?
Par ailleurs, je n'ai pas encore vu tout ça en cours, "l'équivalence"...
thanks
2)a)En fait, "en fonction de V" veut dire quoi? Il faut bien que V1 et Veau interviennent non?
Pour [NH2SO3-] = m/M(NH2SO3H)/(V+V1+Veau) non?
Pour [OH-], on a c=0,100mol.L-1 mais "en fonction de V"?
Même chose pour [Na+] 
Je ne le fais donc pas pour [H3O+]
Je reprends car je me suis trompée (faute assez grave) :
NH2SO3H(s)+H2O(l)NH2SO3-(aq)+H3O+(aq)
M(NH2SO3H)=14,0+2*1,0+32,1+3*16,0+1,0 = 97,1 g.mol-1
[NH2SO3-]=[H3O+]=m/M(NH2SO3H)/V0=1,00/97,1/200,0.10-3 = 5,15.10-2 mol.L-1= 51,5 mol.m-3
0=[H3O+]H3O++ [NH2SO3-]NH2SO3- = 51,5(35,0.10-3+ 4,83.10-3)= 2,05 S.m-1
Je passe à la 2)a) Les ions présents en solution sont ils bien NH2SO3-, OH- et Na+ pour commencer?
Merci de me répondre
Oui, il y a NH2SO3-, H3O+, Na+, OH- au début.
Les ions OH- et H3O+ réagissent pour former de l'eau. Donc les OH- disparaissent jusqu'à disparition totale des H3O+.
Je pensais que si les H3O+ sont en excès, il en reste dans la solution, donc on exprime leur concentration en fonction de V non? Par contre on le fait pas pour OH-
Les H3O+ sont en excès tant qu'il n'y a pas suffisamment de OH-.
Avec la formule :
OH- + H3O+ 2 H2O
cherche à établir les quantités de matière initiales.
"quantités de matière initiales" ==> pour OH-, c'est 0 (puisqu'au début, on n'a pas encore ajouté de OH-).
Je ne comprends pas.
On parle bien de la solution S0 à laquelle on a ajouté la solution S d'hydroxyde de sodium non? Donc des ions OH- il y en a bien, donc il ont une quantité de matière ?
Les ions sont on doit exprimer la cocentratio en fonction de V, c'est bien NH2SO3-, H3O+ puisqu'il en reste, Na+ mais pas OH- puisqu'ils sont consommés...
Tu mélanges deux choses...
On va essayer de faire autrement.
On a d'abord la solution S0 de V0 = 200,0 mL avec (1/97) mol de NH2SO3H.
On prend ensuite V1 = 20,0 mL de S0 et on y ajoute Veau d'eau distillée.
Quelles sont les quantités de matière et les concentrations des ions dans cette solution ?
On parle bien de la solution S0 à laquelle on a ajouté la solution S d'hydroxyde de sodium non?
Non, on n'ajoute NaOH à la solution S0
Et NaOH c'est pas l'hydroxyde de sodium?
Oui, NaOH est l'hydroxyde de sodium (appelée aussi soude).
Mais on ajoute NaOH à la solution de 20 mL de S0 avec Veau d'eau distillée et non pas à S0 directement
Ok.
Quelles sont les quantités de matière et les concentrations des ions dans cette solution ?
La quantité de matière d'ions NH2SO3- est 1,00/97,1 mol
pour Na+ il y en a c*V1 mol
OH- il n'y en a plus
mais pour la quantité de matière de ce qu'il reste de H3O+ ?
C'est curieux. Mon dernier message a disparu...
Avec la solution S0, on a 1/97 mol dans 200mL donc une concentration de (1/97) / 0,2 mol.L-1.
On prend 20 mL de cette solution donc on a 1/970 mol dans ces 20 mL (1/970 mol de H3O+ et 1/970 mol de NH2SO3-) puisqu'on prend 1/10ème de la solution S0.
Ce volume de 20 mL est mélangé à Veau d'eau distillée. La quantité de matière étant la même, la concentration change : [H3O+] = [NH2SO3-] = (1/970) / (V1 + Veau) .
Ceci, c'est avant d'ajouter de la soude.
Quand on ajoute de la soude :
la réaction
OH- + H3O+ 2 H2O
état initial (mol) x0 1/970 0
état intermédiaire (mol) x0-x (1/970)-x 2 x
Les quantités de matière de Na+ et OH- sont x0 = 0,1 V mol.
Les concentrations :
[Na+] = 0,1 V / (V + V1 + Veau)
[NH2SO3-] = (1/970) / (V + V1 + Veau)
V < Veq
[H3O+] = ((1/970) - 0,1 V) / (V + V1 + Veau)
[OH-] = 0
V > Veq
[H3O+] = 0
[OH-] = 0,1 (V - Veq) / (V + V1 + Veau)
Pas simple, cet exercice...
Merci beaucoup
Pour 2)a) [HO-]=0 et [H30+]= [NH2SO3-] = (1/970) / (V + V1 + Veau) non?
Ici V apparait dans l'expression donc on a exprimé en fonction de V
Je cherche la 2)b)..
Les concentrations en Na+ et NH2SO3- sont assez faciles à trouver puisqu'ils ne participent pas à la réaction.
La quantité de Na+ est 0,1 V mol pour un volume V de NaOH ajouté. Sa concentration est donc 0,1 V / (V + V1 + Veau).
La quantité de NH2SO3- est (1/970) mol au départ et ne change pas. La concentration en NH2SO3- est donc (1/970) / (V + V1 + Veau).
Pour H3O+ et OH-, il faut le tableau d'avancement.
Pour un volume V de NaOH, la première fois :
OH- + H3O+ 2 H2O
état initial (mol) 0,1 V 1/970 0
état intermédiaire (mol) 0,1 V-x (1/970)-x 2 x
état final 0 (1/970)-0,1V 0,2V
Donc la concentration en OH- est donc 0 à la fin de cette réaction.
La concentration en H3O+ est donc ((1/970)-0,1V) / (V + V1 + Veau).
Après, on repart avec un nouveau volume de soude et, pour H3O+, c'est la quantité de matière de l'état final précédent comme état initial.
Si on met la quantité nécessaire d'ions OH- pour neutraliser tous les ions H3O+ en une seule fois, on a Veq. La quantité d'ions OH- est 0,1 Veq et Na+ aussi.
OH- + H3O+ 2 H2O
état initial (mol) 0,1 Veq 1/970 0
état intermédiaire (mol) 0,1 Veq-x (1/970)-x 2 x
état final 0 0 0,2Veq
A Veq, les concentrations en OH- et H3O+ sont nulles. Et [Na+] = 0,1 Veq / (Veq + V1 + Veau) et [NH2SO3-] = (1/970) / (Veq + V1 + Veau)
Si on met de la soude en plusieurs fois, Veq est la somme de tous les volumes de soude ajoutés.
Donc, pour la 2a, il faut répondre :
[Na+] = 0,1 V / (V + V1 + Veau)
[NH2SO3-] = (1/970) / (V + V1 + Veau)
[H3O+] = ((1/970)-0,1V) / (V + V1 + Veau)
[OH-] = 0
Mais V est le volume total de NaOH ajouté (somme de tous les volumes ajoutés si c'est en plusieurs fois).
Pour la 2b :
= 
i [Xi]
= H3O+ [H3O+] + Na+ [Na+] + NH2SO3- [NH2SO3-] + OH- [OH-]
Il suffit donc de remplacer les conductivités par leurs valeurs et les concentrations en fonction de V (en faisant attention à avoir des unités cohérentes ).
sauf erreur éventuelle de ma part...
C'est très bien expliqué !
Seule petite question, on met que [OH-]=0 mais cela veut dire que les OH- sont présents alors que non, de plus dans l'expression de la conductivité mettre OH- ne sert à rien puisque OH-[OH-]=0 non? Je trouve ça subtil
Une fois que j'aurais ta réponse je marquerai ma réponse à la question 2)b), puis je passerai à la 3) 
Oui, j'ai écrit la conductivité de la façon la plus générale possible : elle implique tous les ions en présence.
Mais, effectivement comme [OH-] = 0, on pourrait écrire :
= H3O+ [H3O+] + Na+ [Na+] + NH2SO3- [NH2SO3-]
parce que les OH- ne sont pas "vraiment" là !...
2)b)
=35,0.10-3((1/971)-0,100V)/(V+V1+Veau) + 5,01.10-3(0,100V/(V+V1+Veau)+4,83.10-3(1/971/(V+V1+Veau)
yes?
Ils ne sont pas là du tout même s'ils sont directement consommés
On peut dire qu'ils ne sont pas là puisque la réaction est rapide et qu'ils sont "directement consommés" en effet.
Donc on peut les omettre de la formule de la conductivité (tant qu'on n'a pas atteint Veq)
... à condition que les volumes soient en m3=35,0.10-3((1/971)-0,100V)/(V+20,0+Veau) + 5,01.10-3(0,100V/(V+20,0+Veau)+4,83.10-3(1/971/(V+20,0+Veau)
puisque V1=20,0mL=20,0.10-3L=20,0.10-3.10[sup3sup]m3= 20,0 m3
avec Veau et V en mètres cubes
et 0,100 qui est en mol/L il faut le mettre en mètres cubes aussi?
2)b)
Expression de a conductivité du mélange réactionnel en fonction de V:
= H3O+ [H3O+]+Na+[Na+]+NH2SO3-[NH2SO3-]
=35,0.10-3((1/971)-100V)/(V+20,0+Veau)+5,01.10-3(100V/(V+20,0+Veau)+4,83.10-3(1/971/(V+20,0+Veau)
avec Veau et et V en mètres cubes
ici c=100mol/m3
Penses tu que c'est juste?
3)
merci Marc
Ok Kaela, c'est gentil de confirmer
Je continue donc, je me demande, pour la 3) quelle quantité de matière et quelle concentration (c?) utiliser pour exprimer et calculer Véq?
Oui, mais je ne vois pas comment me servir de cette info...
Il faut mettre la même quantité de matière de OH-et de H3O+ certes...
Désolé, Romane, je n'ai pas eu de mail m'indiquant que tu avais mis une suite.
Les mails ne parviennent pas toujours apparemment mais je suis toujours là...
Mais Kaela a pallié le problème
Pour la réponse dans le message " Posté le 08-12-09 à 17:31", il y a quelque chose qui me paraît inexact...
C'est le 20,0. C'est V1 = 20,0 mL sauf erreur de ma part. Si les autres volumes sont en m3, il faudrait tout mettre en m3, même V1.
Pour la 3, si tu te réfères à ce que j'ai écrit dans le message "Posté le 06-12-09 à 18:50", on a :
0,1 Veq = 1/970
avec Veq en litres
C'est vraiment super que tu sois revenu (moi je serai dessus tout le week end !) merci
V1=20,0mL= 20,0.10-3L= 20,0.10-3 .103m3=20,0 mètres cubes
non?
Non...Tu as écrit 20,0 mL = 20,0 m3 !!
20,0 mL = 20,0.10-3 L ==> exact...
Mais
20,0.10-3 L = 20,0.10-3.10-3 m3 = 20,0.10-6 m3
ha oui !
donc dans ma réponse à la question 2)b), je remplace 20,0 par 20,0.10-6 dans l'expression de en fonction de V et là c'est tout bon normalement
Par contre, je ne comprends pas pourquoi 0,1 Veq = 1/970
De plus, moi j'ai fait tout l'exo avec 971, c'est grave?
Pour le 971, ce n'est pas grave. Cela vient du calcul de la masse molaire.
Pour le reste, je cherche une explication plus "lumineuse" et je reviens ...
Pour "consommer" 1/971 mol de H3O+, il faut 0,1 Veq mol de OH- (avec Veq en litres).
Cela te semble-t-il plus "lumineux" ?...
Pour "consommer" ou "neutraliser" 1/971 mol de H3O+, il faut 1/971 mol de OH- puisque, d'après la réaction, il faut autant de moles de H3O+ que de OH-.
Comme les OH- viennent d'une solution à 0,1 mol/L, le volume Veq nécessaire à la "consommation" fournira 0,1Veq mol.
Donc 0,1Veq = 1/971
Plus lumineux oui
Et on met une égalité car il faut autant de OH- que de H30+?
Dans la question 3) donc je peux mettre le tableau d'avancement n°2 de ton message de 18:50, ça correspond d'après ce que j'ai compris
de plus c'est 0,100Véq = 1/971 non? car 0,100 c'est c et c=0,100 mol/L
avec Véq en L, les autre unités correspondent, 1/971 aussi?
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