Dosage des ions Fer 2 , Urgent!!

Bonjour jai un devoir a rendre pour demain et j'ai vraiment besoin d'aide .
Dosage des ions Fer 2
1) Montrer que les ions fer 2 peuvent etre oxyd?s par les ions permanganates . ecrire l'equation bilan de cette reaction .
2) Expliquer pourquoi il est n?cessaire d'acidifier la solution pour que cette reaction se realise correctement . On considere que lors du dosage, le milieu reactionnel est suffisamment acidifi? pour que les ions H+ soient en exc?s.
3) La solution ? titrer est une solution de sel de Mohr, de concentration inconnue C0. pour la preparer , on a dissous des cristaux de sulfate de fer2 anhydre dans un volume V0 d'eau . Ecrire l'equation bilan de la reaction de dissolution.
4) la solution titrante est une solution de permanganate de potassium de concentration C1 = 2 * 10 puissance (-2) mol/L.
Ecrire le tableau d'avancement de cette reaction de dosage , et determiner une relation entre C0, V0, C1 et Veq
6) On a mesur? Veq=12.1 mL . en deduire la valeur de C1. (V0=10.0mL)
7) Determiner la masse de sulfate de fer 2 dissoute initialement dans cette solution .
M(S) = 32.1 g/mol
M (O) = 16.0 g/mol
M(Fe) = 55.8 g/mol

Merci d'avance

Arf... C'est dommage j'arrive trop tard... Le probl?me c'est que ce forum est pas tr?s actif... La derni?re demande d'aide remonte ? 1 mois et l? tu demandes un truc la veille pour le lendemain ! Je ne te reproche rien mais je dis simplement que ?tant donn? l'activit? du forum, pour ma part je ne passe pas tous les jours voir s'il y a du neuf... :/

Rapidement,

1)

Formule g?n?rale : Red1 + Ox2 = Ox1 + Red2
Le r?ducteur d'un couple r?agit avec l'oxydant d'un autre couple. Le r?ducteur est oxyd? (Red1->Ox1) et l'oxydant est r?duit (Ox2->Red2).

Si A est oxyd? par B alors A est un r?ducteur et B un oxydant (l'oxydant est r?duit et le r?ducteur est oxyd?, c'est toujours comme ?a)

Fer 2 oxyd? donc Fer 2 r?ducteur. Il faut trouver l'oxydant manquant du couple correspondant. Appelons ce couple, le couple 1 tel qu'on ait Ox1/Red1.
Permanganate (MnO4-) oxydant donc permanganate r?duit. Il faut trouver le r?ducteur manquant du couple correspondant. Appelons ce couple, le couple 2 avec Ox2/Red2.

Il faut d'abord trouver les demi-?quations de la r?action. On conna?t nos r?actifs (MnO4- et Fe2+). Commen?ons d'abord par le Fer.

On sait que Fe2+ est oxyd?, donc c'est un r?ducteur, donc Fe2+ = Red1.

Demi-?quation : Red1 = Ox1 + n(?lectrons) (j'?cris en mettant les r?actifs ? gauche et les produits ? droite)

Ensuite je suppose qu'on te donne le couple correspondant, ou sinon c'est ? toi de le deviner. Il faut savoir que l'oxydant correspondant ? Fe2+ est Fe3+. Donc on peut r?soudre la demi-?quation :

Fe2+ = Fe3+ + 1e-

a) ?quilibr? en fer (un de chaque c?t?)
b) il faut juste ?quilibrer les charges. +2 ? gauche donc on rajoute un ?lectron ? droite.

Passons maintenant au permanganate.

On sait que MnO4- est r?duit, donc c'est un oxydant, donc MnO4- = Ox2.

Demi-equation : Ox2 + n(?lectrons) = Red2

Couple Ox/Red correspondant : MnO4-/MnO2 (il existe aussi MnO4-/Mn2+ mais ?a ne sera pas celui-ci qui entrera en jeu car son potentiel est plus bas (cf tableau suivant : [fr.wikipedia.org]), mais on ne te demande pas ?a ? ton niveau je pense ^^). On r?sout l'?quation :

MnO4- + 4H+ + 3e- = MnO2 + 2H2O

a) c'est ?quilibr? en mangan?se
b) d?ficit de 2 oxyg?ne ? droite, on ?quilibre en ajoutant 2 H2O
c) d?ficit de 4 hydrog?ne ? gauche, on r??quilibre avec 4 H+
d) charge ? gauche : +4 + (-1) = +3 / charge ? droite : 0. On rajoute donc 3 e- ? gauche (et on remarque au passage que les ?lectrons sont bien du c?t? de l'oxydant qui les capte, tout est normal)

Voil? donc nos deux demi-?quations :

Fe2+ = Fe3+ + 1e- (1)
MnO4- + 4H+ + 3e- = MnO2 + 2H2O (2)

Comme ?a on voit bien que tout ce qui est ? gauche est la partie r?actifs et que tout ce qui est ? droite est la partie produits. Au cours d'une r?action d'oxydo-r?duction, l'oxydant capte un ou plusieurs ?lectrons au r?ducteur. C'est un ?change ?quitable, l'oxydant ne peut capter que ce que lui donne le r?ducteur. Par cons?quent, il faut, dans le cas pr?sent, que le fer c?de 3 ?lectrons au permanganate (ou alors on pourrait aussi dire que le permanganate devrait capter trois fois moins d'?lectrons mais ?a nous donnerait des fractions donc on prend toujours le plus petit pour l'?lever au niveau du plus grand). Pour se fer, heu se faire pardon (ahah <_<'), il faut multiplier par 3 l'?quation (1).

3Fe2+ = 3Fe3+ + 3e- (1)'
MnO4- + 4H+ + 3e- = MnO2 + 2H2O (2)

Ensuite on peut simplement additionner les deux demi-?quations membre ? membre.

Equation bilan : MnO4- + 3Fe2+ + 4H+ = MnO2 + 3Fe3+ + 2H2O (1)'+(2)

On v?rifie bien que tout est ?quilibr? (en ?l?ments et en charge) et qu'il n'y a plus d'?lectrons dans l'?quation car ce qui est donn? est ?gal ? ce qui est capt? donc ils se simplifient (mais physiquement, ils interviennent !).

2)

Il faut acidifier, donc fournir des ions H+. On voit bien que sans ?a, la r?action ne peut pas se faire (cf ?quation bilan). On pourrait la faire en milieu basique (avec des ions HO-) mais il faudrait alors se mettre clairement en milieu basique. Si on ne fait rien on va manquer soit de H+, soit de HO-.

3)

Formule du sulfate de fer : FeSO4 (il faut savoir que l'ion sulfate est l'ion (SO4)2-)

Equation de dissolution : FeSO4 = Fe2+ + (SO4)2-

4)

On effectue un titrage. La solution titrante, de concentration connue, va r?agir sur la solution titr?e dont on cherche ? d?terminer la concentration. On va pouvoir conna?tre cette concentration gr?ce au volume de solution titrante qu'il aura ?t? n?cessaire de verser pour consommer toute la solution titr?e.

Ce titrage est en fait un exemple concret de la question 1 (pense que dans un exo, il y a souvent des liens entre les questions). On fait r?agir une solution de sulfate de fer avec une solution de permanganate de potassium. Fer et Permanganate... Oh oh... On pourrait pas faire une petite r?action d'oxydor?duction par hasard ? ^^ Faisons un petit bilan des esp?ces en pr?sence : Fe2+, (SO4)2-, MnO4-, K+ et puis ce sont des solutions aqueuses donc il y a H2O et pour que la r?action puisse se faire on suppose ?galement qu'il y a des ions H+.

Donc, il suffit de reprendre l'?quation trouv?e ? la question 1) :

MnO4- + 3Fe2+ + 4H+ = MnO2 + 3Fe3+ + 2H2O

Etat Initial: 0 / n0=C0*V0 / exc?s / 0 / 0 / exc?s
Equivalence: n1-Xeq=0 / n0-3Xeq=0 / exc?s / Xeq / 3Xeq / exc?s

(Les colonnes sont symbolis?es par les slashs)

Qu'est-ce que l'?quivalence ?

C'est le moment dans la r?action o? les deux r?actifs sont simultan?ment limitants. Autrement dit, ? l'?quivalence, il y a exactement 0 moles de MnO4- et 0 moles de Fe2+.

Comment cette situation est possible ?

Il faut que les r?actifs soient dans les proportions st?chiom?triques. En effet, d'apr?s les coefficients de l'?quation bilan, il y a un rapport de 1 pour 3 entre les r?actifs. C'est ? dire que pour une mole de MnO4-, il faut 3 moles de Fe2+. Ainsi, si les r?actifs sont dans les proportions st?chiom?triques, alors n(MnO4-) = n(Fe2+)/3 et alors les r?actifs vont se consommer jusqu'? ce qu'ils finissent par se neutraliser totalement l'un l'autre : c'est l'?quivalence.

n1 correspond ? la quantit? de mati?re de permanganate fournie jusqu'? atteindre l'?quivalence. D'o? n1=C1*Veq.

Or, comme MnO4- et Fe2+ sont dans les proportions st?chiom?triques, n1=n0/3. On peut v?rifier ce r?sultat avec le tableau d'avancement. Premi?re colonne : Xeq=n1. Deuxi?me colonne : Xeq=n0/3. D'o? n1=n0/3.

Il n'y a plus qu'? transformer n1 et n0. Ce qui nous donne : C1*Veq=(C0*V0)/3

PS : j'ai choisi de mettre z?ro pour la quantit? initiale de MnO4- car en pratique on commence par un volume nul de solution titrante puis l'on verse goutte ? goutte la solution titrante (dans une burette) dans un b?cher contenant la solution ? titrer. Le n1 n'est donc pas d?s le d?part dans le milieu r?actionnel mais ajout? petit ? petit au cours de la r?action. Mais on peut mettre n1 d?s l'?tat initial si on veut, je ne pense pas que ?a soit une erreur, c'est m?me plus clair pour la compr?hension du tableau je pense...

6)

Heuu... C'est pas plut?t C0 qu'il faut trouver ? Parce que C1 on le conna?t, mais pas C0...

CO = (3*C1*Veq)/V0
C0 = (3*2.10^-2*12,1.10^-3)/10.10^-3
C0 = 7,26.10^-2 mol/L

7)

On a acc?s ? la quantit? de mati?re de Fe2+ pr?sente initialement dans la solution. Cette quantit? de mati?re est n0=C0*V0. Maintenant qu'on conna?t C0 et V0 il n'y a plus qu'? faire le calcul. Soit n0 = (7,26.10^-2)*(1.10^-2) = 7.26.10^-4 mol.

Pour conna?tre la quantit? de mati?re de sulfate de fer, il faut revenir ? l'?quation de dissolution : FeSO4 = Fe2+ + (SO4)2-
On remarque qu'une mole de FeSO4 donne une mole de Fe2+ donc la quantit? de fer 2 pr?sent en solution est la m?me que la quantit? de sulfate de fer dissout dans la solution. D'o? n(FeSO4)=n(Fe2+)=n0=7.26.10^-4 mol.

Il n'y a plus qu'? calculer la masse molaire du sulfate de fer pour acc?der ? la masse de celui-ci par la formule m=M*n
Soit M(FeSO4) = M(Fe) + M(S) + 4M(O) = 151,9 g/mol
D'o? m(FeSO4) = 151,9*7.26.10^-4 = 0.11 g

Bon voil?, en fait c'?tait pas rapide ^^' Faut que j'apprenne ? faire plus court moi... ^^'



Modifié 5 fois. Dernière modification le 20/02/09 23:33 par Toninjinka.