Bac 2027 · spécialité physique-chimie

Titrage : équivalence, pH-métrie, conductimétrie

On connaît la concentration d’une solution, on ignore celle d’une autre : une réaction rapide et totale entre elles, une burette et un repère pour savoir quand s’arrêter suffisent à la mesurer. Le suivi se fait au pH-mètre ou au conductimètre ; il reste à décrire le système après chaque ajout et à en tirer une quantité de matière, une concentration ou une masse, selon le programme de terminale ; la page prépare ainsi l’épreuve écrite du bac.

Au bac de physique-chimie : dans 28 des 35 sujets de 2024 à 2026 (questions : 108).

L’essentiel

ce qu’il faut savoir
  • Titrer une espèce dissoute, l’espèce titrée, c’est mesurer sa quantité dans l’échantillon grâce à une réaction avec une autre espèce, l’espèce titrante, dont on connaît la concentration et que l’on ajoute à la burette.
  • La réaction qui sert de support est à la fois rapide, totale et unique.
  • À l’équivalence, l’espèce titrée et l’espèce titrante ont été introduites dans les proportions stœchiométriques de la réaction : le réactif limitant change.
  • Pour une réaction A+B→…\ce{A + B -> \dots} mole à mole, l’équivalence donne CAVA=CBVEC_A V_A = C_B V_E, où VEV_E désigne le volume équivalent.
  • Le volume équivalent se repère au saut de pH d’une courbe pH-métrique ou au changement de pente d’une courbe conductimétrique.

L’épreuve écrite de spécialité physique-chimie dure 210 minutes et est notée sur 20 : trois exercices indépendants, et à partir de la session 2027 deux points pour la maîtrise de la langue. Elle compte pour 80 % de la note de la spécialité ; l’évaluation des compétences expérimentales, une heure au laboratoire, pour 20 %. Le sujet dit si la calculatrice est autorisée.

Avant, à et après l’équivalence

Le bécher reçoit un volume VAV_A de la solution à titrer ; la burette contient la solution titrante, de concentration CBC_B. Chaque goutte versée réagit aussitôt et totalement. Avant l’équivalence, l’espèce titrante est le réactif limitant : elle est entièrement consommée et l’espèce titrée reste en excès. Après l’équivalence, c’est l’inverse.

Prends le titrage d’une solution d’acide chlorhydrique par une solution d’hydroxyde de sodium, de réaction support HX3OX+(aq)+HOX−(aq)→2 HX2O(l)\ce{H3O+(aq) + HO-(aq) -> 2 H2O(l)}. Les ions ClX−\ce{Cl-} et NaX+\ce{Na+} ne réagissent pas : ce sont des ions spectateurs, mais ils restent dans le bécher. Le tableau donne la composition du système selon le volume VV versé.

Pour une équation écrite a A+b B→…a\,\ce{A} + b\,\ce{B} \rightarrow \dots, la relation à l’équivalence devient nAa=CBVEb{\dfrac{n_A}{a} = \dfrac{C_B V_E}{b}} : écris toujours l’équation avant de poser l’égalité, sans supposer qu’elle est mole à mole.

Volume verséRéactif limitantIons présents dans le bécher
V<VEV < V_EHOX−\ce{HO-} (titrant)HX3OX+\ce{H3O+} restant, ClX−\ce{Cl-}, NaX+\ce{Na+} apporté
V=VEV = V_Eles deuxClX−\ce{Cl-} et NaX+\ce{Na+} seulement
V>VEV > V_EHX3OX+\ce{H3O+} (titré)HOX−\ce{HO-} en excès, ClX−\ce{Cl-}, NaX+\ce{Na+}

Le suivi pH-métrique

Pour une réaction acide-base, on mesure le pH après chaque ajout et l’on trace pH=f(V)\mathrm{pH} = f(V). Loin de l’équivalence, le pH varie peu ; autour de l’équivalence, une seule goutte le fait changer de plusieurs unités : c’est le saut de pH. Sur le graphique, calculé pour un acide fort titré par une base forte, le saut est centré sur VE=10,0 mLV_E = \pu{10,0 mL} et le pH à l’équivalence vaut 7.

Le volume équivalent se lit avec deux tangentes à la courbe (deux droites parallèles de part et d’autre du saut, et la parallèle à égale distance des deux) ou, mieux, là où la dérivée du pH par rapport au volume versé, calculée par le logiciel d’acquisition, passe par son maximum. Pour un acide faible titré par une base forte, le pH à l’équivalence est supérieur à 7 : ne confonds pas le point d’équivalence avec le point où le pH vaut 7.

4812162024681012140V (mL)pHE

Le suivi conductimétrique

Selon la loi de Kohlrausch, chaque ion apporte à la conductivité σ\sigma un terme proportionnel à sa concentration, avec pour coefficient sa conductivité ionique molaire λ\lambda. On relève σ\sigma après chaque ajout et l’on trace σ=f(V)\sigma = f(V) : les points se rangent sur deux droites, et VEV_E est l’abscisse du point où elles se coupent.

Le signe de chaque pente se justifie avec les λ\lambda. Pour l’acide chlorhydrique, tant que l’équivalence n’est pas atteinte, chaque ion oxonium qui disparaît laisse la place à un ion sodium ; or λ(HX3OX+)≈35,0 mS ⋅ m2 ⋅ mol−1\lambda(\ce{H3O+}) \approx \pu{35,0 mS.m2.mol-1} et λ(NaX+)≈5,0 mS ⋅ m2 ⋅ mol−1\lambda(\ce{Na+}) \approx \pu{5,0 mS.m2.mol-1}, environ sept fois moins : σ\sigma diminue. Après l’équivalence, les ions hydroxyde versés ne trouvent plus d’ion oxonium et s’accumulent avec les ions sodium : σ\sigma augmente.

On ajoute souvent un grand volume d’eau dans le bécher avant le titrage : la dilution due aux ajouts devient négligeable et les points restent sur des droites. Le suivi conductimétrique ne demande pas que la réaction soit acide-base : il suffit que les ions changent pendant le titrage.

Exploiter un titrage, et préparer la solution titrée

Du volume équivalent, on tire la quantité de matière d’espèce titrée dans le volume prélevé, puis sa concentration, puis, si besoin, la masse correspondante avec m=n×Mm = n \times M. N’oublie pas de remonter les dilutions : si la solution titrée a été diluée dix fois, la solution d’origine est dix fois plus concentrée.

Une solution commerciale est souvent décrite par son titre massique ww, rapport de la masse du soluté à la masse totale de la solution, et par sa densité dd par rapport à l’eau. La masse d’un litre de solution vaut d ρeau⋅1 Ld\,\rho_{\text{eau}} \cdot \pu{1 L}, d’où la concentration en quantité de matière C=C ={}w d ρeauM \dfrac{w\, d\, \rho_{\text{eau}}}{M}.

Par exemple (valeurs fictives), pour une solution d’acide chlorhydrique de titre massique 37 % et de densité 1,18, avec ρeau=1000 g ⋅ L−1\rho_{\text{eau}} = \pu{1000 g.L-1} et M(HCl)=36,5 g ⋅ mol−1M(\ce{HCl}) = \pu{36,5 g.mol-1} : C=0,37×1,18×100036,5≈12,0 mol ⋅ L−1C = \dfrac{0{,}37 \times 1{,}18 \times 1000}{36{,}5} \approx \pu{12,0 mol.L-1}. Pour préparer 1,00 L\pu{1,00 L} d’une solution à 0,500 mol ⋅ L−1\pu{0,500 mol.L-1}, on en prélève 41,8 mL\pu{41,8 mL}.

Au laboratoire

le protocole
Une expérience de la notion : la question posée, le protocole, ce qu’on observe et ce qu’on en conclut.
La question
Comment repérer l’équivalence du titrage d’une solution d’acide chlorhydrique par une solution d’hydroxyde de sodium sans indicateur coloré ?
Ce qu’on fait varier
Le volume VV de solution d’hydroxyde de sodium versé à la burette.
Le protocole
On prélève à la pipette jaugée un volume connu de solution d’acide chlorhydrique, on l’étend d’eau distillée pour immerger la cellule du conductimètre, puis on verse la solution d’hydroxyde de sodium millilitre par millilitre en relevant la conductivité σ\sigma après chaque ajout, sous agitation.
Ce qu’on observe
Les points se placent sur deux droites : σ\sigma diminue jusqu’à l’équivalence, puis augmente. Le minimum, à l’intersection des deux droites, donne VEV_E.
Ce qu’on en conclut
La baisse vient du remplacement des ions HX3OX+\ce{H3O+} par des ions NaX+\ce{Na+}, dont la conductivité ionique molaire est environ sept fois moindre ; la hausse, des ions sodium et hydroxyde qui s’accumulent une fois l’équivalence passée. On en déduit la concentration de l’acide par CAVA=CBVEC_A V_A = C_B V_E.

Les mots du programme

titrage
Mesure de la quantité d’une espèce dissoute grâce à une réaction rapide, totale et unique avec une espèce dont la concentration est connue.
équivalence
État du système où l’espèce titrée et l’espèce titrante ont été introduites dans les proportions stœchiométriques de la réaction support : le réactif limitant change.
titre massique
Rapport de la masse du soluté à celle de toute la solution ; il s’écrit sans unité ou en pourcentage.
densité
Rapport de la masse volumique d’une solution à celle de l’eau ; elle s’exprime sans unité.
suivi pH-métrique
Mesure du pH après chaque ajout de solution titrante ; le saut de pH situe l’équivalence.
suivi conductimétrique
Mesure de la conductivité après chaque ajout de solution titrante ; le changement de pente situe l’équivalence.

Une question du sujet

source : éduscol
Une vraie question d’un sujet du bac, mot pour mot, avec les lignes de l’exercice dont elle a besoin. Cherche-la avant de lire le corrigé.
Question d’un sujetbac

Bac 2026, Métropole, jour 1 — exercice 3, question 8

Exercice 3 — Coloration de la laine — 2. Étude du bain de teinture

[…] Les vinaigres sont des solutions aqueuses contenant de l’acide éthanoïque (ou acide acétique), de formule CHX3COOH\ce{CH3COOH}. On se propose, dans cette partie, de doser du vinaigre commercial étiqueté à 8°, ce qui correspond à une concentration attendue en acide éthanoïque C0=1,360 mol ⋅ L−1C_0 = \pu{1,360 mol.L-1}. On dose un volume VA=10,0 mLV_{\text{A}} = \pu{10,0 mL} de vinaigre dilué dix fois par une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium de concentration CB=0,10 mol ⋅ L−1C_{\text{B}} = \pu{0,10 mol.L-1}. Le volume à l’équivalence VEV_{\text{E}} est déterminé grâce au virage du bleu de thymol. On réalise le titrage douze fois, les mesures des volumes VEV_{\text{E}} obtenus à l’équivalence sont fournies dans le tableau ci-dessous, ainsi que la concentration CC en acide éthanoïque du vinaigre commercial qui en est déduite :
N°123456789101112
VEV_{\text{E}} (mL)13,5013,7013,7013,6513,7013,6013,6513,6013,7513,5013,6013,50
CC (mol ⋅ L−1\pu{mol.L-1})1,3501,3701,3701,3651,3701,3601,3651,3601,3751,3501,3601,350

Question 8

Q8. Démontrer comment obtenir la valeur de la concentration CC en acide éthanoïque pour le titrage N°1 à partir de la mesure de VE1V_{\text{E}1}.

Source : ministère de l’Éducation nationale – éduscol, bac 2026, spécialité physique-chimie, Métropole, jour 1, exercice 3, question 8 (Licence Ouverte / etalab-2.0). Corrigé : Kleksa (non officiel). · Le sujet sur éduscol · Faire le sujet gratuitement

Question d’un sujetbac

Bac 2026, Asie, jour 2 — exercice 3, question 1

Question 1

Q1- Définir l’équivalence d’un titrage.

Source : ministère de l’Éducation nationale – éduscol, bac 2026, spécialité physique-chimie, Asie, jour 2, exercice 3, question 1 (Licence Ouverte / etalab-2.0). Corrigé : Kleksa (non officiel). · Le sujet sur éduscol

Dans les sujets

compté par sujet
Les sujets de 2024 à 2026 qui ont posé une question sur cette notion : dans 28 des 35 sujets, sans compter les sujets de remplacement et de secours.
SujetQuestions
Bac 2026, Amérique du Nord, jour 11.2, 1.11, 1.12, 1.13, 1.14, 1.15
Bac 2026, Amérique du Nord, jour 23.6, 3.7, 3.8
Bac 2026, Antilles-Guyane, jour 11.6, 1.7, 1.8, 1.9, 1.11, 1.12, 1.18
Bac 2026, Antilles-Guyane, jour 22.3
Bac 2026, Asie, jour 23.1, 3.3, 3.5
Bac 2026, Centres étrangers, jour 13.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7
Bac 2026, Centres étrangers, jour 22.6, 2.7, 2.8
Bac 2026, Métropole, jour 13.8
Bac 2026, Métropole, jour 21.1, 1.2, 1.3, 1.7
Bac 2026, Polynésie, jour 11.2
Bac 2026, Polynésie, jour 21.2
Bac 2025, Amérique du Nord, jour 11.9
Bac 2025, Amérique du Sud, jour 21.12, 1.13, 1.14, 1.15, 1.16, 1.17, 1.19
Bac 2025, Asie, jour 12.5, 2.7, 2.8
Bac 2025, Asie, jour 21.1, 1.5, 1.6, 1.7
Bac 2025, Centres étrangers, jour 11.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8
Bac 2025, Centres étrangers, jour 21.5
Bac 2025, Métropole, jour 11.7, 1.8, 1.9
Bac 2025, Métropole, jour 22.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.7, 3.9
Bac 2025, Nouvelle-Calédonie, jour 11.5, 1.6
Bac 2025, Nouvelle-Calédonie, jour 21.6, 1.7, 1.8, 1.9
Bac 2025, Polynésie, jour 22.2, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9
Bac 2024, Amérique du Nord, jour 23.5, 3.6, 3.9
Bac 2024, Asie, jour 11.8, 1.9, 1.10, 1.11, 1.12
Bac 2024, Asie, jour 22.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.3
Bac 2024, Centres étrangers, jour 11.9, 1.13, 1.15, 1.16
Bac 2024, Centres étrangers, jour 21.7, 1.8, 1.9
Bac 2024, Polynésie, jour 11.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6

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bac

Question 1. (0–1)

On titre un volume VA=10,0 mLV_A = \pu{10,0 mL} d’une solution contenant l’acide lactique CX3HX6OX3\ce{C3H6O3} par une solution d’hydroxyde de potassium, de concentration CB=0,0539 mol ⋅ L−1C_B = \pu{0,0539 mol.L-1} en ions hydroxyde HOX−\ce{HO-}. L’équation de la réaction support du titrage est : CX3HX6OX3(aq)+HOX−(aq)→CX3HX5OX3X−(aq)+HX2O(l)\ce{C3H6O3(aq) + HO-(aq) -> C3H5O3-(aq) + H2O(l)}. Le volume de solution titrante versé à l’équivalence est VE=12,0 mLV_E = \pu{12,0 mL}. Calculer la concentration en quantité de matière CAC_A de l’espèce titrée dans la solution titrée, en mmol·L⁻¹. Donner le résultat avec trois chiffres significatifs.
mmol·L⁻¹

Saisis uniquement le nombre, avec une virgule comme séparateur décimal.

Exercice Kleksa au format du sujet — corrigé Kleksa.

bac

Question 2. (0–1)

Une solution mère S0S_0 de chlorure de sodium a une concentration en quantité de matière C0=0,727 mol ⋅ L−1C_0 = \pu{0,727 mol.L-1}. On souhaite préparer, par dilution de S0S_0, un volume V1=500,0 mLV_1 = \pu{500,0 mL} de solution fille S1S_1 de concentration C1=0,0145 mol ⋅ L−1C_1 = \pu{0,0145 mol.L-1}. Calculer le volume V0V_0 de solution mère à prélever, en mL. Donner le résultat avec trois chiffres significatifs.
mL

Saisis uniquement le nombre, avec une virgule comme séparateur décimal.

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Question 3. (0–1)

Un comprimé contient une masse m=340 mgm = \pu{340 mg} d’acide acétylsalicylique, de formule brute CX9HX8OX4\ce{C9H8O4}. Données : • masse molaire atomique de l’élément C : M(C)=12,0 g ⋅ mol−1M(\ce{C}) = \pu{12,0 g.mol-1} ; • masse molaire atomique de l’élément H : M(H)=1,0 g ⋅ mol−1M(\ce{H}) = \pu{1,0 g.mol-1} ; • masse molaire atomique de l’élément O : M(O)=16,0 g ⋅ mol−1M(\ce{O}) = \pu{16,0 g.mol-1}. Calculer la quantité de matière nn d’acide acétylsalicylique contenue dans le comprimé, en mmol. Donner le résultat avec trois chiffres significatifs.
mmol

Saisis uniquement le nombre, avec une virgule comme séparateur décimal.

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Les erreurs fréquentes

là où on perd des points
  • Écrire CAVA=CBVEC_A V_A = C_B V_E sans regarder l’équation. Avec des nombres stœchiométriques différents, la relation devient CAVAa=\dfrac{C_A V_A}{a} ={}CBVEb \dfrac{C_B V_E}{b}.
  • Oublier la dilution. Si la solution titrée a été diluée, la concentration trouvée est celle de la solution diluée : multiplie par le facteur de dilution.
  • Prendre le point où le pH vaut 7 pour l’équivalence. C’est vrai pour un acide fort et une base forte seulement ; ailleurs, l’équivalence est au milieu du saut de pH.
  • Justifier une pente conductimétrique par la seule quantité d’ions. Ce qui compte, c’est quels ions remplacent lesquels, avec leurs conductivités ioniques molaires.
  • Confondre titre massique et concentration. Le titre massique est un quotient de deux masses, donc sans unité ; pour en tirer une concentration en quantité de matière, il faut aussi la densité et la masse molaire.

À retenir

  • Réaction support : rapide, totale, unique.
  • À l’équivalence : proportions stœchiométriques, changement de réactif limitant.
  • Mole à mole : CAVA=CBVEC_A V_A = C_B V_E.
  • pH-métrie : VEV_E au milieu du saut de pH, là où la dérivée du pH par rapport à VV est maximale.
  • Conductimétrie : VEV_E à l’intersection des deux droites σ=f(V)\sigma = f(V).
  • Solution commerciale : C=C ={}w d ρeauM \dfrac{w\, d\, \rho_{\text{eau}}}{M}.

Questions fréquentes

  1. 1.Titrage et dosage, est-ce la même chose ?+
    Réponse :Un dosage détermine la concentration d’une espèce, par n’importe quelle méthode : une mesure d’absorbance comparée à une gamme d’étalonnage ne consomme pas l’espèce. Un titrage est un dosage destructif : l’espèce est consommée par une réaction chimique avec une espèce de concentration connue.
  2. 2.Pourquoi ajoute-t-on de l’eau avant un titrage conductimétrique ?+
    Réponse :Les ajouts de solution titrante augmentent le volume du mélange, ce qui dilue les ions et courbe les segments. Avec un grand volume d’eau au départ, cette dilution devient négligeable et les points s’alignent sur des droites.
  3. 3.Quel indicateur coloré convient à un titrage acide-base ?+
    Réponse :Il faut que sa zone de virage se trouve à l’intérieur du saut de pH. Ainsi, la couleur change pour une goutte de solution titrante au voisinage de l’équivalence.
  4. 4.Que faire si l’équation n’est pas mole à mole ?+
    Réponse :Écris la relation à l’équivalence avec les nombres stœchiométriques : ntitreˊa=\dfrac{n_{\text{titré}}}{a} ={}ntitrantb \dfrac{n_{\text{titrant}}}{b}. Pour IX2+2 SX2OX3X2−→2 IX−+SX4OX6X2−\ce{I2 + 2 S2O3^2- -> 2 I- + S4O6^2-}, la quantité de thiosulfate versée est le double de celle de diiode titrée.
  5. 5.Le titrage doit-il être acide-base ?+
    Réponse :Non. Toute réaction rapide, totale et unique convient : une réaction d’oxydoréduction, comme celle des ions thiosulfate avec le diiode, peut servir de réaction support. Le suivi pH-métrique est réservé aux réactions acide-base ; le suivi conductimétrique sert dès que les ions changent.

Notion suivante du programme : Cinétique chimique

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