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Étude d'une réactionÉtude d'une réaction : titrage des ions fer II par les ions permanganate: titrage des ions fer II par les ions permanganate

I - Généralités sur les titrages

1) Objectif d'un titrage

Il permet, à l'équivalence, de déterminer la concentration inconnue d'une solution à partir d'une

solution de concentration connue. Pour cela, il faut déterminer le volume équivalent, c'est-à-dire le

volume versé de solution titrante (en général mais parfois, c'est l'inverse) pour lequel les réactifs sont

dans les conditions stoechiométriques. La connaissance de ce volume permet de déterminer la valeur

de xéq.

2) Comment repérer l'équivalence ?

Il existe deux types de titrages étudiés cette année : - colorimétrique ; - conductimétrique.

Dans un titrage colorimétrique, l'équivalence est repérée par un changement de coloration au sein du

mélange réactionnel (virage coloré). Le volume versé de solution titrante au moment du changement

de coloration, lue sur la burette, correspond au volume équivalent.

Dans un titrage conductimétrique, la valeur de la conductance est relevée pour chaque mL du réactif

titrant versé, vous notez qu'elle diminue puis augmente. La courbe G = f(V) est tracée et l'équivalence

se situe à la cassure de la courbe et il est possible de déterminer le volume équivalent graphiquement.

3) Matériel utilisé

- une burette graduée contenant le réactif titrant ; - un agitateur magnétique (boîtier et aimant) - un bécher de garde ;

- un bécher contenant la solution à titrer (prélevée par une pipette jaugée dans un bécher) ;

Il faut également une pissette d'eau distillée pour rincer le bécher entre les deux dosages.

Exemple :

Solution de permanganate de potassium

K+(aq) + MnO4-(aq)

Concentration [MnO4-]

Volume équivalent Véq à déterminer ?

Solution acidifiée de sel de Mohr

Concentration inconnue [Fe2+] ?

Volume V

II - Étude de la réaction chimique

1) Pourquoi un virage coloré à l'équivalence ?

Les ions permanganate MnO4-, violet, et les ions fer II Fe2+ réagissent ensemble pour donner des ions

manganèse Mn2+, incolores, et des ions fer III Fe3+, jaune pâle presque incolores.

Tant qu'il reste des ions fer II dans le mélange réactionnel, les ions permanganate versés deviennent

des ions manganèse incolores et le mélange réactionnel reste incolore.

Au moment où tous les ions fer II ont réagi, la première goutte versée contenant des ions

permanganate ne se décolore plus - les ions permanganate ne réagissent plus - et donne une teinte

rose au mélange réactionnel, c'est l'équivalence.

2) Pourquoi acidifier le sel de Mohr ?

L'ion permanganate appartient à différents couples selon l'acidité du milieu. Pour que ce soit le couple

MnO4-(aq) / Mn2+(aq) qui interviennent, le mélange réactionnel doit être acide d'où l'ajout d'acide dans

la solution à titrer.

3) Couples en présence et demi-équations de couple

MnO4-(aq) / Mn2+(aq)MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e - = Mn2+(aq) + 4 H2O(l) Fe3+(aq) / Fe2+(aq) Fe3+(aq) + e- = Fe2+(aq)

4) Demi-équations de réaction et équation de réaction

MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 e- → Mn2+(aq) + 4 H2O(l) ( Fe2+(aq) → Fe3+(aq) + e- )x 5 MnO4-(aq) + 8 H+ + 5 Fe2+(aq) → 5 Fe3+(aq) + Mn2+(aq) + 4 H2O(l)

5) Bilan des grandeurs et quantités de matière accessibles

De quelles grandeurs disposons-nous ?

- de la concentration en ions MnO4- [MnO4-] ; - du volume de la solution contenant les ions fer II dans le bécher V ; - et du volume versé Véq, à l'équivalence, de la solution contenant les ions MnO4-. Nous recherchons la concentration en ions fer II [Fe2+]. Quantité de matière initiale d'ions fer II dans le bécher ni(Fe2+) = [Fe2+] x V Quantité de matière d'ions permanganate versée à l'équivalence nv(MnO4-) = [MnO4-] x Véq

6) Relation entre les quantités de matière à l'équivalence

Les ions fer II ont réagi avec la totalité des ions permanganate versés. Leurs quantités à l'équivalence

sont nulles, xéq représente l'avancement à l'équivalence lorsque les conditions sont stoechiométriques.

néq(Fe2+) = ni(Fe2+) - 5 xéq= 0xéq = ni(Fe2+) / 5 néq(MnO4-) = nv(MnO4-) - xéq= 0xéq = nv(MnO4-) Vous en déduisez la relation suivante : xéq = ni(Fe2+) / 5 = nv(MnO4-) qui peut s'écrire encore : [Fe2+] x V / 5 = [MnO4-] x Véq

Il reste à exprimer la concentration en ion fer II: [Fe2+] = 5 [MnO4-] x Véq / V

Toutes les grandeurs sont connues (concentration en ions permanganate, volume équivalent, volume de la solution contenant les ions fer II), la concentration en ions fer II est donc déterminable.quotesdbs_dbs14.pdfusesText_20