Aurélie avril 2001


devoirs 1ère S : alcoolémie

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oxydation alcool

dosage ion dichromate par les ions fe II

Afin de déterminer avec précision l'alcoolémie d'un conducteur ayant provoqué un accident, il faut doser l'éthanol effectivement présent dans son sang. Pour cela, on procède à la prise de sang qui, soumise à une opération adéquate, conduit à une solution aqueuse d'éthanol ayant la même concentration que le sang. L'éthanol est dosé à l'aide d'une solution de dichromate de potassium en milieu acide. Cette solution oxydante est utilisée en excès par rapport à l'éthanol. Tout l'alcool est alors oxydé en acide. L'excès d'ions dichromate est dosé par une solution de sulfate de fer (II).

  1. La solution d'ions fer (II) est d'abord dosée. Il faut verser 11,76 mL de solution d'ions fer (II) dans 10,00 mL de solution acidifiée d'ions dichromate de concentration C = 0,04 mol.L-1 pour atteindre l'équivalence.
    - Schématiser le mode opératoire du dosage.
    - Écrire l'équation-bilan de la réaction de ce premier dosage.
    - Rappeler la définition de l'équivalence.
    - Quels changements de couleur subiront les solutions au cours de la réaction ? L'équivalence sera-t-elle observable ? Justifier la réponse.
    - Déduire de la définition précédente une relation entre les concentrations C et [Fe2+] à l'équivalence.
    - Calculer la concentration molaire de la solution d'ions fer II.
  2. Dans un erlenmeyer ont été introduits 20,00mL de la solution de dichromate de potassium, l'acide nécessaire et 10,00mL de la solution d'éthanol à doser. L'erlenmeyer est bouché, puis on laisse la réaction se faire, sous agitation au bain-marie vers 40°C, durant 30 minutes environ. L'excès d'ions dichromate est alors dosé : il faut 17,65mL de la solution d'ions Fe2+ pour obtenir l'équivalence.
    - Déterminer la quantité de matière d'ions dichromate en excès.
    - Déterminer la quantité de matière d'ions dichromate qui a réagi avec la solution d'éthanol.
    - Écrire l'équation-bilan de la réaction d'oxydation de l'éthanol.
    - Déterminer la concentration molaire, puis massique de la solution d'éthanol.
    - On rappelle que cette concentration est aussi la concentration en éthanol du sang. Cet automobiliste était-il en infraction sachant que le taux d'alcoolémie maximum permis par le code de la route est 0,50 g.L-1?

 

Données : E°(Fe3+/Fe2+) = 0,77V ; E°(Cr2O72-/Cr3+) = 1,33V


corrigé



6 fois{Fe2+ donne Fe3+ + e- }oxydation

Cr2O72-+ 14H+ + 6 e- donne 2Cr3+ + 7H2O réduction

Cr2O72-+ 14H+ +6Fe2+ donne 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

à l'équivalence les quantités de réactifs sont proportionnelles aux coefficients de l'équation bilan.

les ion dichromates sont jaunes orangés, lesions Cr3+ sont verts assez foncé: l'équivalence est observable.

à une mole d'ion dichromate correspond 6 mol d'ion fer II.

Qté de matière ion dichromate : 10 10-3 C

Qté de matière d'ion fer II : 11,76 10-3 [Fe2+] = 6* 10 10-3 C

[Fe2+] =60 /11,76 C= 5,1 C = 5,1*0,04 =0,204 mol /L.


Qté de matière d'ion fer II : 17,65* 0,204 =3,6 mmol

Qté de matière ion dichromate en excès : 3,6 / 6 =0,6 mmol

Qté initiale ion dichromate : 0,04*20 = 0,8 mmol

soit 0,2 mmol ion dichromate a oxydé l'alcool en acide éthanoïque.

3 fois{C2H6O + H2O donne C2H4O2 + 4H+ + 4e-}oxydation

2 fois{ Cr2O72-+ 14H+ + 6 e- donne 2Cr3+ + 7H2O } réduction

2Cr2O72-+ 16H+ +3C2H6O donne 3C2H4O2 + 4Cr3+ + 11H2O

à 1 mol d'ion dichromate correspond 1,5 mol d'alcool

à 0,2 mmol ion dichromate correspond donc 0,3 mmol éthanol

0,3 mmol éthanol dans 10 mL

[éthanol] = 0,3 / 10 = 0,03 mol/L

masse molaire éthanol : 2*12+6+16 = 46 g/mol

titre = 0,03* 46 = 1,38 g /L

on marche à pied et on laisse la voiture.




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