Diplome d'accès aux études universitaires B Oxydoréduction : ion permanganate et ion fer II. chimie 2006

Aurélie 21/05/07

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptés à vos centres d’intérêts.

. .

Problème n° 1 : (6 points)

Ecrire les demi équations et l'équation bilan de la réaction d'oxydo-réduction entre l'ion permanganate et l'ion fer II de constante d'équilibre K = 10⁶²(couples MnO₄^-(aq) / Mn²⁺(aq) et Fe³⁺(aq) / Fe²⁺(aq))
- On doit ajouter de l'acide sulfurique au mélange réactionnel. Justifiez pourquoi ?
Pour préparer la solution de fer II on utilise du sel de Mohr solide de formule FeSO₄,(NH₄)₂SO₄,6H₂O de masse molaire 392 g.mol^-1. Calculez la masse de sel de Mohr à dissoudre dans 500 mL d'eau pour obtenir une solution de concentration C = 0,2 mol.L^-1.
- Quelle est la concentration massique en ion fer II de cette solution ?
Dans un bêcher, on mélange :
- 10 mL de solution de sel de Mohr de concentration 1 mol.L^-1 en ions fer II Fe²⁺.
- 20 mL de solution de permanganate de potassium de concentration 0,5 mol.L^-1 en ions MnO₄^-.
- 50 mL de solution de fer III de concentration 0,2 mol.L^-1 en ions Fe³⁺.
- 10 mL d'une solution d'ion manganèse de concentration 1 mol.L^-1 en ions Mn²⁺.
- 10 mL d'une solution d'acide sulfurique H₂SO₄ de concentration 1 mol.L^-1 en ions H⁺.
Donner l'expression du quotient de réaction Q_{r i}dans l'état initial de ce mélange. Calculez la valeur de Q_{r
i}.
Dans quel sens va évoluer la réaction ?

Données :

E°( MnO₄^-(aq) / Mn²⁺(aq) ) = 1,51V et E°(Fe³⁺(aq) / Fe²⁺(aq)) = 0,77 V

M (Fe) = 56 g/mol ; Masse Molaire du sel de Mohr : 392 g/mol.

demi équations et l'équation bilan de la réaction d'oxydo-réduction entre l'ion permanganate et l'ion fer II :MnO₄^-+ 8 H⁺ + 5e^- = Mn²⁺+ 4 H₂O

5 Fe²⁺ =5Fe³⁺+ 5e^-

MnO₄^-+ 8 H⁺ +5 Fe²⁺ =5Fe³⁺+Mn²⁺+ 4 H₂O

On doit ajouter de l'acide sulfurique au mélange réactionnel : les ions H⁺ apportés par cet acide sont l'un des réactifs.

De plus l'ion sulfate SO₄^2-, introduit avec l'acide, de subit ni oxydation ni réduction.

Pour préparer la solution de fer II on utilise du sel de Mohr solide de formule FeSO₄,(NH₄)₂SO₄,6H₂O de masse molaire 392 g.mol^-1.

Masse de sel de Mohr à dissoudre dans 500 mL d'eau pour obtenir une solution de concentration C = 0,2 mol.L^-1.

Quantité de matière de ce sel (mol) = concentration (mol/L) * volume ( L)

n = 0,2*0,5 = 0,1 mol

masse (g) = quantité de matière (mol) * masse molaire (g/mol)

m = n M = 0,1*392 = 39,2 g.

Concentration massique en ion fer II de cette solution :

FeSO₄ (s) = Fe²⁺(aq) + SO₄^2-(aq)

[ Fe²⁺(aq)]=0,2 mol/L.

Dans un bêcher, on mélange :
- 10 mL de solution de sel de Mohr de concentration 1 mol.L^-1 en ions fer II Fe²⁺.
- 20 mL de solution de permanganate de potassium de concentration 0,5 mol.L^-1 en ions MnO₄^-.
- 50 mL de solution de fer III de concentration 0,2 mol.L^-1 en ions Fe³⁺.
- 10 mL d'une solution d'ion manganèse de concentration 1 mol.L^-1 en ions Mn²⁺.
- 10 mL d'une solution d'acide sulfurique H₂SO₄ de concentration 1 mol.L^-1 en ions H⁺.
Expression du quotient de réaction Q_{r i}dans l'état initial de ce mélange :

MnO₄^-+ 8 H⁺ +5 Fe²⁺ =5Fe³⁺+Mn²⁺+ 4 H₂O

Q_{r
i}=[Fe³⁺]_i⁵ [Mn²⁺]_i/([Fe²⁺]_i⁵[H⁺]_i⁸[MnO₄^-]_i)

Volume du mélange : V= 100 mL= 0,1 L

[Fe³⁺]_i= 0,2*50/100 =0,1 mol/L

[Mn²⁺]_i=1*10/100 = 0,1 mol/L

[Fe²⁺]_i=1*10/100 =0,1 mol/L

[H⁺]_i=1*10/100 = 0,1 mol/L

[MnO₄^-]_i=0,5*20/100 = 0,1 mol/L

Q_{r i}=0,1⁵ *0,1/(0,1⁵*0,1⁸*0,1) = 10⁸.
Q_{r i} < K, donc le système évolue dans le sens direct.

Problème n° 2 : (3 points)

Un flacon possède une étiquette avec l'intitulé

" Solution Aqueuse de H - C OO - CH₃ "

Nommer ce corps et indiquer la fonction chimique qu'il possède.
On ajoute à une part de cette solution une solution d'hydroxyde de sodium en excès.
- Quel nom donne-t-on à la réaction qui se produit ?
- Ecrire l'équation de cette réaction

La réaction de saponification ou hydrolyse basique de l'ester s'écrit :

H - C OO - CH₃ + Na⁺(aq) + HO^-(aq) = H-COO^-(aq) + Na⁺(aq) +CH₃OH

retour -menu