Réaction (exemple de rédaction)

1°) Détermination de la pureté du carbonate de sodium technique

Equation de la réaction du dosage par HCl:
Na2CO3 + HCl -> NaHCO3 + NaCl (1ère basicité)
NaHC03 + HCl -> CO2 + H2O + NaCl (2ème basicité)
En présence d'héliantine qui vire à pH acide (4.4->3.1), on détecte la 2ème équivalence. L'équation bilan du dosage est donc:
Na2CO3 + 2HCl -> CO2 + H2O +2NaCl
On prélève une masse de Na2CO3 technique de 1.04 g (pesée précise), que l'on dissous dans +/-50mL d'eau, puis on rajoute quelques gouttes d'IC. La descente de burette d'HCl à 0.96 mol.L-1 obtenue est de 19.6 mL.
Le nombre de moles d'acide versé est 0.96×19.6.e-3=0.0188 moles. Le nombre de moles de Na2CO3 dans l'échantillon est donc 0.96×19.6.e-3/2=0.094 moles. La masse de Na2CO3 dans l'échantillon est 0.96×19.6.e-3×106/2=0.996 g.
La pureté du Na2CO3 technique est donc 0.996/1.04=0.958, soit 95.8%.

2°) Préparation des réactifs

Pour le Na2CO3 technique, on pèse un bécher à vide (74.8 g), puis on rajoute environ 300 g de Na2CO3 technique, soit une masse bécher + Na2CO3 de 376 g.
Le bidon d'eau est pesé à vide (0.176 kg), puis remplit avec ~4 kg d'eau, soit une masse brute mesurée de 4.174 kg.

3°) Calcul du titre massique théorique de la solution que l'on va préparer

Sans pertes, la masse de solution sera 376-74.8=301.2 g (Na2CO3), plus 4174-176=3998 g (eau), soit 4299.2 g en tout.
La masse de Na2CO3 pur mise en oeuvre sera 301.2×0.958=288.5 g.
Son titre massique théorique sera donc 288.5/4299.2=0.0671, soit 6.71%.
D'après la courbe masse volumique titre massique d'une solution de Na2CO3 à 15°C fournie, la masse volumique d'une solution à 6.7% massique est 1068 g.L-1. La concentration théorique est donc (67.1/106)/(1000/1068)=0.676 mol.L-1.

4°) Mesures et calculs sur la solution obtenue

Le réacteur est soutiré dans un bidon vide pesant 172 g. La masse brute après vidange est 4422 g. La masse de solution obtenue est donc 4422-172=4250 g.

Tableau de bilan matière
Na2CO3 Eau Solution
Na2CO3
Récipient vide (g) 74.8 176.0 172.0
Récipient plein (g) 376.0 4174.0 4422.0
Masse chargée/récupérée (g) 301.2 3998.0 4250.0

Calcul des pertes: 3998+301.2-4250=49.2 g.
Calcul des pertes en %: 49.2/(3998+301.2)=0.011, soit 1.1%.
Dosage par HCl à 0.96 mol.L-1: PE=10 mL, Veq=13.75 mL, d'ou CNa2CO3=(0.96×13.75.e-3)/(2×10.e-3)=0.66 mol.L-1.
Concentration massique: 0.66×106=70.0 g.L-1.

Titre massique de la solution préparée: la densité de la solution préparée, mesurée au densimètre à flotteur à 20°C, est 1.070. Sa masse volumique est donc 1.070 g.L-1.
Considérons 1 L de solution. Elle contient 0.66 moles de Na2CO3, soit 70 g de Na2CO3. La masse de solution est 1070 g. Son titre massique est donc 70/1070=0.0654, soit 6.54%.

Le titre massique expérimental obtenu 6.54% est très légèrement inférieur au titre massique théorique de 6.71%. Un peu de Na2CO3 solide a pu rester sur le serpentin du réacteur lors de son introduction.

Bilan en Na2CO3:
masse chargée 301.2×0.958=288.5 g,
masse récupérée 4250×0.0654=278 g,
pertes en Na2CO3: 288.5-278=10.5 g, soit 10.5/288.5=3.6%.
Ces pertes restent faibles en pourcentage, et peuvent tout à fait correspondre au carbonate resté dans le bécher et sur le serpentin.