Les titrages colorimétriques

Soient A et B deux espèces chimiques pouvant réagir selon l'équation bilan :

B est jaune en solution aqueuse, A et AB₂ sont incolores. On place dans un bécher un volume $V_A = 100\ \text{mL}$ de solution S_A contenant la quantité inconnue $n_A$ à doser. Au-dessus, une burette contient une solution S_B jaune de concentration $C_B = 0{,}20\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$.

1. Quel est le rôle du barreau aimanté (turbulent) ?
2. On verse 1,0 mL de S_B dans S_A : la coloration jaune disparaît instantanément. Expliquer cette observation.
3. Combien de molécules de B faut-il pour consommer une molécule de A ? En déduire la relation entre $n_A$ et la quantité $n_B$ à introduire pour faire réagir tout A.
4. Après avoir versé 5,0 mL de S_B, le bécher reste incolore. Une goutte supplémentaire fait apparaître une coloration jaune persistante. Expliquer.
5. Déterminer $n_B$ versée à l'équivalence, en déduire $n_A$, puis la concentration $C_A$ de la solution S_A.
6. Pourquoi qualifie-t-on ce titrage de colorimétrique ?

On dose une solution de permanganate de potassium violette par de l'acide oxalique $\text{H}_2\text{C}_2\text{O}_4$. Réaction support :

1. Décrire le changement de couleur qui permet de repérer l'équivalence.
2. Quel phénomène visible se produit pendant la réaction et cesse à l'équivalence ?
3. On mesure un volume $V_\text{gaz} = 100\ \text{mL}$ de CO₂ dégagé pendant le titrage. Déterminer la masse de CO₂ produite.
4. Quelle est la quantité $n(\text{MnO}_4^{-})$ qui a réagi ?

Données : Volume molaire à 25 °C, 1 bar : $V_m = 24{,}8\ \text{L}\cdot\text{mol}^{-1}$. $M_\text{C} = 12{,}0$, $M_\text{O} = 16{,}0\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

On vérifie la concentration d'un produit phytosanitaire à base de sulfate de fer (II) $(\text{Fe}^{2+} + \text{SO}_4^{2-})$. On réalise un dosage colorimétrique avec une solution de dichromate de potassium $(2\,\text{K}^{+} + \text{Cr}_2\text{O}_7^{2-})$.

On place $V_1 = 20{,}0\ \text{mL}$ de solution phytosanitaire dans un erlenmeyer, on acidifie avec quelques gouttes d'acide sulfurique, on ajoute un barreau aimanté. La burette contient la solution titrante de dichromate de concentration $C_D = 2{,}00 \times 10^{-3}\ \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}$. Le volume équivalent mesuré est $V_D = 18{,}5\ \text{mL}$.

Données. Couples mis en jeu : $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}/\text{Cr}^{3+}$ et $\text{Fe}^{3+}/\text{Fe}^{2+}$. L'ion $\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$ est orange, les autres entités sont quasiment incolores. $M_\text{Fe} = 55{,}8$, $M_\text{S} = 32{,}0$, $M_\text{O} = 16{,}0\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$.

1. Comment repère-t-on l'équivalence ? Justifier.
2. Établir l'équation de la réaction support du titrage.
3. Écrire la relation à l'équivalence entre les quantités $n_D$ et $n(\text{Fe}^{2+})$.
4. Calculer la concentration en ions fer (II) du produit phytosanitaire.
5. Quelle masse de sulfate de fer (II) $\text{FeSO}_4$ faut-il dissoudre pour fabriquer 1 litre de ce produit ?