Exercice A - Dosage par étalonnage · Bac Physique-Chimie Métropole 2 remplacement 2021

EXERCICE A - L'ENCRE ET SON EFFACEUR

Mots-clés: dosage par étalonnage; cinétique chimique

L’encre bleue utilisée dans les stylos-plume contient, entre autres, du bleu d’aniline qui contribue à sa couleur. C’est cette couleur qui doit disparaître lors de l’utilisation d’un effaceur.

Dans un premier temps, l’objectif de l’exercice est l’étude du bleu d’aniline, la détermination de sa masse dans une cartouche d’encre, et dans un second temps, l’étude de la vitesse de disparition de l’encre lorsqu’on efface.

Pour simplifier, on note, dans la suite de l'exercice, le bleu d'aniline $(2\text{ Na}^+(\text{aq})\,;\ \text{HBleu}^{2-}(\text{aq}))$. On suppose que seuls les ions $\text{HBleu}^{2-}(\text{aq})$ sont responsables de la couleur de l'encre.

Données:

masses molaires en $\text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$: hydrogène · oxygène · sodium · soufre · bleu d’aniline

1,0 · 16,0 · 23,0 · 32,0 · 737,7

couple oxydant / réducteur associé au bleu d'aniline: $\text{HBleu}^{2-}(\text{aq}) / \text{H}_3\text{Bleu}^{2-}(\text{aq})$;

couple oxydant / réducteur hydrogénosulfate / hydrogénosulfite: $\text{HSO}_4^-(\text{aq}) / \text{HSO}_3^-(\text{aq})$;

les solutions aqueuses d'ions $\text{H}_3\text{Bleu}^{2-}(\text{aq})$, $\text{HSO}_4^-(\text{aq})$ et $\text{HSO}_3^-(\text{aq})$ sont incolores.

Pour déterminer la masse en bleu d'aniline dans la cartouche d'encre dans la solution S encre, on réalise une solution mère S 0 à une concentration en bleu d'aniline de $c_0 = 6{,}78\times 10^{-4}$ mol·L⁻¹. À partir de la solution mère S 0, on réalise plusieurs solutions filles:

· S1 · S2 · S3 · S4 · S5

Volume prélevé V0 (mL) · 10,0 · 20,0 · 25,0 · 33,0 · 50,0

Volume de la solution fille Vf (mL) · 100,0 · 100,0 · 100,0 · 100,0 · 100,0

Concentration cf (mol·L⁻¹) · 6,78×10⁻⁵ · · 1,69×10⁻⁴ · 2,34×10⁻⁴ · 3,39×10⁻⁴

Absorbance · 0,322 · 0,584 · 0,882 · 1,195 · 1,489

1.2.

Nommer la verrerie nécessaire pour réaliser la solution fille S 1.

1.3.

Déterminer la valeur de la concentration en quantité de matière de la solution fille S 2 manquante dans le tableau de valeurs ci-dessus (champ à compléter dans le tableau).

On représente l'absorbance des différentes solutions filles en fonction de la concentration en bleu d'aniline, mesurée à la longueur d'onde λ = 590 nm retenue pour l'étude.

1.4.

À la longueur d'onde retenue pour l'étude, l'absorbance de la solution S encre est égale à 0,9. Déterminer la masse de bleu d'aniline contenue dans une cartouche d'encre.