Aurélie 02/11/11
 

 

    Dismutation de l'eau oxygénée : concours EMCTA 2011.
Ecole Militaire des corps techniques et administratifs




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L'eau oxygénée commerciale est une solution aqaeuse de peroryde d'hydrogène utilisée comme antiseptique, pour l'entretien des lentilles de contact ou comme agent de blanchiment
Le peroryde d'hydrogène H2O2 intervient dans deux couples oxydant-réducteur :
H2O2 aq /H2O(l) et O2(g) /H2O2 aq.
Le peroxyde d'hydrogène est capable dans certaines conditions de se dismuter, c'est-à-dire de réagir sur lui même selon l'équation de réaction suivante :
2H2O2 aq--> O2 (g)+ 2H2O(l). (1)
Cette réaction est lente à température ordinaire mais sa vitesse peut être augmentée en présence d'un catalyseur.
Étude de la réaction de dismutation.
Écrire les deux demi.équations d'oxydoréduction des deux couples auxquets le peroryde d'hydrogène appartient.
Réduction : H2O2 aq +2H+aq + 2e- =2H2O(l)
Oxydation :
H2O2 aq =2H+aq + 2e- +O2 (g)
 Recopier et compléter le tableau d'évolution du système.
état
avancement (mol)
2H2O2 aq =2H2O(l) +O2 (g)
initial
0
n0

solvant
0
en cours
x
n0-2x
x
fin
xmax
n0-2xmax xmax
Détermination de la concentretion initiale de la solution de peroryde d'hydrogène.
L'eau oxygénée du commerce se présente en flacons opaques afin d'éviter que la lumière favorise la transformation chimiqre précédenle. Le flacon utilisé dans cette étude porte Ia mentiention suivante : eau oxygénée à 10 volumes.. Cette indication est appelée titre de l'eau oxygénée.
Par défnition, le titre est le volume de dioxygène (exprimé en litres) libéré par un litre de solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène suivant la réaction de dismutation dans les conditions normales de température et de pression. On considérera, en première approximation que les conditions de l'expérience sont assimilables aux conditions normales.
On souhaite vérifier l'indication donnée sur le flacon concenant le titre de l'eau oxygénée de la solution commerciale utilisée.
Par définition du titre de l'eau oxygénée, quel volume de dioxygène V(O2) serait libéré par un volume V=1,0 L de solution commerciale au cours de la dismutation ?
V(O2) = 10 L
Calculer la quantité de matière de dioxygène n(O2) formée au cours de cctte transformation. Vm = 25 L/mol.
n(O2) = V(O2) / Vm = 10 / 25 =0,40  mol.
La transformation précédente étant considérée comme totale, vérifier à l'aide du tableau d'avancement que la concentration théorique en peroryde d'hydrogène notée [H2O2]th =0,80 mol/L.
n0 = 2 xmax =2* 0,40 = 0,80 mol dans un litre de solution.

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Détermination de la valeur réelle de la concentration en eau oxygénée.
Pour vérifier la valeur de la concentration précédente, on réalise le titrage d'un volune V0 =10,0 mL  de cette solution par une solution acidifiée de permanganate de potassium de concentration en soluté c1 = 0,20 mol/L.
On donne les couples oxydoréducteurs intervenant : MnO4- aq / Mn2+aq et O2(g) /H2O2 aq. Le volume de solution de permanganate versé pour atteindre l'équivalence est VE = 14,6 mL. L'équation de la réaction de titrage est la suivante :
2 MnO4- aq+ 6H+ aq+5H2O2 aq--> 2 Mn2+aq+ 5O2 (g)+8H2O(l). (2)
L'ion permanganate MnO4- aq donne une solution violette aux solutions qui le contiennent.
Comment l'équivalence est-elle repèrée au cours du titrage ?
Avant l'équivalence, dans le becher, l'ion permanganate est en défaut et la solution est incolore.
Après l'équivalence, l'ion permanganate est en excès et la solution est violette.
L'équivalence est repérée par ce changement de teinte.
Ecrire la relation entre la quantité initiale de peroxyde d'hydrogène se trouvant dans le becher n0 et la quantité d'ions permanganate néq introduits dans le becher à l'équivalence.
D'après les coefficients de (2) : n0 = 2,5 néq.




Exprimer la concentration en peroxyde d'hydrogène en fonction de C1, V0 et VE.
n0 =[H2O2 aq]  V0 ;  néq = C1VE ; n0 = 2,5 néq d'où : [H2O2 aq] = 2,5 C1VE/  V0.
Montrer que
[H2O2 aq] =0,73 mol/L.
[H2O2 aq] = 2,5*0,20 *14,6 / 10,0 =0,73 mol/L.
Comparer avec la valeur théorique et conclure.
Ecart relatif : (0,8-0,73 / 0,8 ~0,09 ( 9 %).
Cette valeur est trop grande pour être expliquée uniquement par des erreurs de manipulation. L'eau oxygénée s'est en partie dismutée.








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