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Première spécialité · Physique-chimie · Constitution et transformations de la matière · Chapitre 5

Titrages colorimétriques

Fiche de cours4 min de lecturePar Robin RinguetMise à jour : octobre 2026

1Principe d’un titrage

Définition. Titrer une espèce, c’est déterminer sa quantité de matière, donc sa concentration, en la faisant réagir avec une espèce de concentration connue. L’espèce dont on cherche la concentration est le réactif titré ; celle que l’on ajoute progressivement est le réactif titrant.

Notation. La prise d’essai est le volume V0V_0 de solution titrée, prélevé à la pipette jaugée et introduit dans l’erlenmeyer ; la solution titrante, de concentration cTc_T connue, est versée à la burette graduée ; VEV_E est le volume versé à l’équivalence.

Propriété — réaction support. la réaction utilisée doit être rapide, totale et unique (le titrant ne réagit qu’avec l’espèce titrée). En Première, c’est une réaction d’oxydoréduction.

Figure 1 — Montage d’un titrage colorimétrique

Méthode — réaliser le titrage. rincer la burette avec la solution titrante, puis ajuster le zéro ; rincer la pipette jaugée avec la solution titrée, prélever V0V_0 et l’introduire dans l’erlenmeyer avec le barreau aimanté (ajouter, si le protocole le prévoit, l’acide et l’indicateur) ; verser rapidement jusqu’au voisinage de l’équivalence, puis goutte à goutte ; lire VEV_E au bas du ménisque ; recommencer le titrage pour vérifier la valeur obtenue.

2L’équivalence

Définition. L’équivalence est l’instant du titrage où les réactifs titré et titrant ont été introduits dans les proportions stœchiométriques de la réaction support. Elle correspond au changement de réactif limitant :

  • avant l’équivalence (V<VEV<V_E), le réactif titrant est limitant : il est entièrement consommé dès qu’il est versé, et il reste du réactif titré ;
  • après l’équivalence (V>VEV>V_E), le réactif titré est limitant : il a totalement disparu et le titrant s’accumule dans l’erlenmeyer.

Propriété — relation à l’équivalence. pour une réaction support d’équation a A+b B→produits\ce{$a$ A + $b$ B -> produits}, où A est titré et B titrant :

nA,0a=nB,Ebsoitc V0a=cT VEbd’ouˋc=ab×cT VEV0.\frac{n_{\mathrm{A},0}}{a}=\frac{n_{\mathrm{B},E}}{b}\qquad\text{soit}\qquad \frac{c\,V_0}{a}=\frac{c_T\,V_E}{b}\qquad\text{d'où}\qquad c=\frac{a}{b}\times\frac{c_T\,V_E}{V_0}.

Méthode — établir la relation. dresser le tableau d’avancement à l’équivalence : les deux réactifs y sont simultanément épuisés, donc nA,0−a xE=0n_{\mathrm{A},0}-a\,x_E=0 et nB,E−b xE=0n_{\mathrm{B},E}-b\,x_E=0 ; éliminer xEx_E entre les deux égalités.

3Repérer l’équivalence à l’œil

Propriété. Dans un titrage colorimétrique, l’équivalence est repérée par un changement de couleur persistant du contenu de l’erlenmeyer, provoqué par la disparition ou l’apparition d’une espèce colorée. On verse goutte à goutte au voisinage de VEV_E.

Remarque. Si aucune espèce n’est colorée, on ajoute un indicateur : l’empois d’amidon prend une teinte bleu foncé en présence de diiode ; sa décoloration signale la disparition de IX2\ce{I2}.

Figure 2 — Le réactif titré disparaît progressivement et s’annule en VEV_E ; le réactif titrant ne s’accumule qu’au-delà de VEV_E.

DonnéesDeux titrages de référence
  • Ions permanganate versés dans une solution d’ions fer(II) : MnOX4X−+5 FeX2++8 HX+→MnX2++5 FeX3++4 HX2O\ce{MnO4^- + 5 Fe^2+ + 8 H+ -> Mn^2+ + 5 Fe^3+ + 4 H2O}. Avant VEV_E, les ions MnOX4X−\ce{MnO4^-} violets sont consommés et la solution reste pratiquement incolore (les ions FeX3+\ce{Fe^3+} formés ne donnent qu’une teinte jaune très pâle) ; à VEV_E, la première goutte en excès donne une teinte rose persistante.
  • Ions thiosulfate versés dans une solution de diiode : IX2+2 SX2OX3X2−→2 IX−+SX4OX6X2−\ce{I2 + 2 S2O3^2- -> 2 I^- + S4O6^2-}. La couleur brune du diiode disparaît à l’équivalence (ou le bleu de l’empois d’amidon).

4Savoir-faire du chapitre

Savoir-faire
  • Légender le montage d’un titrage ; distinguer réactif titré et réactif titrant, et choisir la verrerie (pipette jaugée, burette).
  • Écrire l’équation de la réaction support à partir des deux couples et justifier qu’elle convient.
  • Établir la relation à l’équivalence à l’aide d’un tableau d’avancement, puis l’exploiter pour calculer une concentration.
  • Expliquer le changement de couleur observé à l’équivalence et décrire l’évolution des quantités de matière au cours du titrage.
  • En déduire une masse, une concentration en masse ou un pourcentage massique, et comparer à une valeur de référence (étiquette) par un écart relatif.

5Exemples types

Exempletitrage du diiode par les ions thiosulfate

On titre V0=10,0 mLV_0={10{,}0\,\mathrm{mL}} de solution de diiode par une solution de thiosulfate de sodium à cT=1,00×10−2 mol⋅L−1c_T={1{,}00\times10^{-2}\,\mathrm{mol}{\cdot}\mathrm{L}^{-1}} ; l’équivalence est repérée à VE=12,4 mLV_E={12{,}4\,\mathrm{mL}}. Ici a=1a=1 et b=2b=2, donc

c=12×cT VEV0=12×1,00×10−2×12,410,0=6,20×10−3 mol⋅L−1.c=\frac{1}{2}\times\frac{c_T\,V_E}{V_0}=\frac{1}{2}\times\frac{1{,}00\times 10^{-2}\times 12{,}4}{10{,}0}={6{,}20\times10^{-3}\,\mathrm{mol}{\cdot}\mathrm{L}^{-1}}.
Exempletitrage des ions fer(II) par les ions permanganate

V0=20,0 mLV_0={20{,}0\,\mathrm{mL}} de solution d’ions FeX2+\ce{Fe^2+} acidifiée sont titrés par cT=2,00×10−2 mol⋅L−1c_T={2{,}00\times10^{-2}\,\mathrm{mol}{\cdot}\mathrm{L}^{-1}} d’ions MnOX4X−\ce{MnO4^-} ; VE=14,6 mLV_E={14{,}6\,\mathrm{mL}}. Ici a=5a=5 (Fe) et b=1b=1 (Mn) :

c=5×cT VEV0=5×2,00×10−2×14,620,0=7,30×10−2 mol⋅L−1.c=5\times\frac{c_T\,V_E}{V_0}=5\times\frac{2{,}00\times 10^{-2}\times 14{,}6}{20{,}0}={7{,}30\times10^{-2}\,\mathrm{mol}{\cdot}\mathrm{L}^{-1}}.
Exempledu titrage au pourcentage massique

La solution précédente provenait d’un échantillon de produit anti-mousse pour gazon (sulfate de fer(II)) de masse meˊch=2,00 gm_{\text{éch}}={2{,}00\,\mathrm{g}}, dissous dans une fiole jaugée de 100,0 mL{100{,}0\,\mathrm{mL}}. La quantité de fer vaut n=c V=7,30×10−2×0,1000=7,30×10−3 moln=c\,V=7{,}30\times 10^{-2}\times 0{,}1000={7{,}30\times10^{-3}\,\mathrm{mol}}, soit m=n M(Fe)=7,30×10−3×55,8=0,407 gm=n\,M(\ce{Fe})=7{,}30\times 10^{-3}\times 55{,}8={0{,}407\,\mathrm{g}}. Le pourcentage massique en fer est donc (sans arrondir mm dans le calcul)

P=mmeˊch=0,40732,00=20,4%.P=\frac{m}{m_{\text{éch}}}=\frac{0{,}4073}{2{,}00}={20{,}4\%}.
Pièges
  • Confondre V0V_0 (prise d’essai, connue et fixe) et VEV_E (volume versé à l’équivalence, lu sur la burette) : les deux interviennent dans la relation à l’équivalence.
  • Écrire c V0=cT VEc\,V_0=c_T\,V_E sans tenir compte des nombres stœchiométriques : cette égalité n’est vraie que si a=ba=b.
  • Dire qu’à l’équivalence « les réactifs sont en quantités égales » : ils sont dans les proportions stœchiométriques.
  • Prélever la prise d’essai à l’éprouvette graduée : seule la pipette jaugée donne la précision nécessaire.
  • Oublier de remonter à la solution initiale (dilution, volume de la fiole) avant de conclure sur une masse ou un pourcentage massique.

Exercices, contrôles et sujets

Les énoncés sont en accès libre, à télécharger en PDF.

1

Exercices de base

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Les bases : montage, réaction support, équivalence, relation à l’équivalence

6 exercicesniveau Difficulté 1 sur 3durée conseillée : 2 hcalculatrice autorisée

  1. Légender le montageDifficulté 1 sur 3
  2. Réaction support et relation à l’équivalenceDifficulté 1 sur 3
  3. Repérer l’équivalence à l’œilDifficulté 1 sur 3
  4. Le LugolDifficulté 1 sur 3
  5. Le tableau d’avancement à l’équivalenceDifficulté 2 sur 3
  6. Pureté d’un sel de thiosulfateDifficulté 2 sur 3
2

Exercices d'application

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Applications : contrôle d’étiquettes, graphe n(V)n(V), Python, incertitudes

4 exercicesniveau Difficulté 2 sur 3durée conseillée : 2 hcalculatrice autorisée

  1. La Bétadine dermiqueDifficulté 2 sur 3
  2. Un complément alimentaire en ferDifficulté 2 sur 3
  3. Un programme pour exploiter un titrageDifficulté 2 sur 3
  4. Huit groupes, un anti-mousseDifficulté 2 sur 3
3

Contrôle A

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Réaction support, relation à l’équivalence, exploitation d’un titrage

Durée : 1 hcalculatrice autorisée3 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Questions à choix multiples5 ptsDifficulté 1 sur 3
  2. Un comprimé de vitamine C8 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. Le dioxyde de soufre d’un vin blanc7 ptsDifficulté 2 sur 3
4

Contrôle B

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Contrôle d’une eau oxygénée, fixateur photographique à renouveler ?

Durée : 1 hcalculatrice autorisée3 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Questions de cours4 ptsDifficulté 2 sur 3
  2. Une eau oxygénée officinale9 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. Faut-il renouveler le fixateur ?7 ptsDifficulté 3 sur 3
5

Approfondissement

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Cas littéral, choix du titrant, réaction non unique, titrages indirect et en retour

5 exercicesniveau Difficulté 3 sur 3durée conseillée : 3 hcalculatrice autorisée

  1. Le titrage en équationsDifficulté 3 sur 3
  2. Bien choisir la solution titranteDifficulté 3 sur 3
  3. Quand la réaction support n’est pas uniqueDifficulté 3 sur 3
  4. Eau de Javel : titrage indirect (hors programme — pour aller plus loin)Difficulté 3 sur 3
  5. Le glucose : un titrage en retour (hors programme — pour aller plus loin)Difficulté 3 sur 3
6

Devoir bilan

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Quantité de matière, absorbance, oxydoréduction, avancement et titrages

Durée : 1 h 30calculatrice autorisée4 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Automatismes : une solution de permanganate de potassium4 ptsDifficulté 1 sur 3
  2. La teinture d’iode : deux méthodes de dosage6 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. Un dégriseur pour le bois5 ptsDifficulté 2 sur 3
  4. Simuler un titrage en Python5 ptsDifficulté 2 sur 3

Première · Physique-chimie : les 18 chapitres

  1. Composition d’un système
  2. Absorbance et dosage par étalonnage
  3. Réactions d’oxydoréduction
  4. Avancement d’une réaction
  5. Titrages colorimétriques
  6. Structure des entités : Lewis, géométrie, polarité
  7. Cohésion de la matière, solubilité, extraction, savons
  8. Structure des espèces organiques
  9. Synthèses organiques
  10. Combustions et énergie chimique
  11. Interactions fondamentales et champs
  12. Fluide au repos
  13. Mouvement d’un système
  14. Énergie électrique
  15. Énergie mécanique
  16. Ondes mécaniques
  17. Lentilles minces, images et couleurs
  18. Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière