Aurélie 21/05/07
 

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

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Problème n° 1 : (6 points)

  1. 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 = 10 62
    (couples MnO4-(aq) / Mn2+(aq) et Fe3+(aq) / Fe2+(aq))
    - On doit ajouter de l'acide sulfurique au mélange réactionnel. Justifiez pourquoi ?
  2. 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 ?
  3. Dans un bêcher, on mélange :
    - 10 mL de solution de sel de Mohr de concentration 1 mol.L-1 en ions fer II Fe 2+.
    - 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 Fe 3+.
    - 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 Qr i dans l'état initial de ce mélange. Calculez la valeur de Qr 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+ =5 Fe3++ 5e-

MnO4-+ 8 H+ +5 Fe2+ =5 Fe3++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 SO42- , 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) + SO42- (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 Fe 2+.
- 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 Fe 3+.
- 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 Qr i dans l'état initial de ce mélange :

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

Qr 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

Qr i=0,15 *0,1/(0,15*0,18*0,1) = 108.
Qr 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 "

  1. Nommer ce corps et indiquer la fonction chimique qu'il possède.
  2. 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

 

 

 

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