Enoncé
type :
On
souhaite doser, en milieu acide, 10 mL d'une solution 1
de sulfate de fer (Fe2+ + SO42-)
par une solution 2 de dichromate de potassium (2K+
+ Cr2O72-)
de concentration molaire en soluté apporté c. Pour cela
on prépare d'abord la solution 2 en dissolvant 10 mg de
dichromate de
potassium solide K2Cr2O7
dans 100 mL d'eau. A l'équivalence, le volume versée est
de 11 mL.
Les couples
d'oxydoréduction en présence sont : Fe3+/Fe2+
et Cr2O72-/Cr3+.
1) Ecrire les demi-équations associées aux deux couples
puis l'équation
chimique de la réaction du dosage.
2) Calculer
la concentration c de la
solution 2.
3) Comment
repérer l'équivalence du dosage ?
4) Calculer la concentration des ions fer Fe2+.
Données
: les ions dichromate Cr2O72-
ont une couleur orangée tandis que les ions chrome Cr3+
ont une couleur verte ; M(Fe)
= 55,8 g/mol ; M(O)
= 16 g/mol ; M(Cr)
= 52 g/mol ; M(K)
= 39,1 g/mol
|
CONSIGNES
|
CORRECTION |
?
Appliquer la conservation de la matière et la conservation
de la charge électrique :
- On équilibre tout ce qui n'est ni O ni H
- On équilibre les O avec H20 en milieu acide
(avec OH- en milieu basique)
- On équilibre les H avec H+ en milieu acide
(avec H20 en milieu basique)
- On équilibre les charges avec e-
Attention : le signe = est
réservé aux demi-équations.
? C'est l'énoncé qui désigne l'espèce dosée ou
réactif titré (ici Fe2+)
et le réactif titrant (ici Cr2O72-),
c'est
à dire les réactifs. |
1)
La
première
demi-équation est :
6e- + 14H+
+ Cr2O72-
= 2Cr3+ +
7H2O
La seconde demi-équation est (le facteur 6 tient compte du
nombre d'électrons échangés dans la 1er demi-équation) :
6Fe2+
= 6Fe3+
+ 6e-
D'où l'équation chimique du dosage :
6Fe2+
+ 14H+
+ Cr2O72- --> 6Fe3+
+ 2Cr3+ + 7H2O |
?
Appliquer la définition d'une concentration molaire sans
omettre les légendes qui évitent de se tromper :
Attention aux unités (m en
grammes, V en L, c en mol/L) et attention
aux
chiffres significatifs.
|
2)
Par
définion, c = n/V = n(K2Cr2O7)/V
avec n = m(K2Cr2O7)/M(K2Cr2O7)
= 10.10-3/294,2 = 3,4. 10-5 mol
D'où c = 3,4. 10-5/0,100 = 3,4.10-4
mol/L. |
? L'équivalence
d'un
dosage peut-être repérée soit par un changement de couleur
soit par la variation d'une grandeur (conductance) :
|
3)
L'espèce titrée étant
colorée, on sera à l'équivalence lorsque la couleur
orangée de Cr2O72-
cèdera la place à la couleur verte de Cr3+.
|
?
Dresser un tableau d'avancement avec des lettres, comportant
l'état initial et l'état final. Le solvant (ici l'eau) étant
en excès, il est inutile de remplir sa colonne. On peut
aussi simplifier le tableau en ne faisant apparaître
que les espèces sur lesquelles portent les questions.
Puis appliquer la définition de l'équivalence.
Si besoin faire le schéma du montage du dosage mais dans
tous les cas, identifier les valeurs numériques données dans
l'énoncé ("état initial") :
Attention aux unités (V en
litres, C en mol/L) et attention
aux
chiffres significatifs. |
4)
Tableau
d'avancement simplifié :
| Etat |
Avancement |
6Fe2+ |
Cr2O72- |
6Fe3+ |
H2O |
| EI |
x
= 0 |
n1 |
n2 |
0 |
Solvant |
| EF |
x
= xmax |
n1 -
6xmax |
n2
- xmax |
6xmax |
Solvant |
A l'équivalence, les réactifs sont limitants en même temps :
n1 - 6xmax = 0 et n2
- xmax = 0
D'où xmax = n1/6 et xmax = n2
Soit encore n1/6 = n2 ce
qui
implique que c1V1/6 = c2V2
Avec à l'état initial : V1
= 10 mL ; c2
= c = 3,4.10-4 mol/L ;
V2 =
11 mL.
On peut en déduire que la concentration des ions Fe2+
vaut :
c1 = 6c2V2/V1
= 2,2.10-3 mol/L.
|
