Aurélie 18/08/07
 

Dosage de l'alcool dans un vin, sel de Mohr, ion dichromate concours technicien chimiste Lille 2007

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On se propose de doser l'alcool contenu dans un vin selon une méthode chimique utilisant le dichromate de potassium, l'alcool étant séparé par entraînement à la vapeur.

Distillation :

La prise d'échantillon est de 20 mL et l'on recueille l'alcool par entraînement à la vapeur dans une fiole jaugée de 200 mL.

Pour le dosage on dispose d'une solution de dichromate de potassium ( K2Cr2O7) 0,115 mol/L et d'une solution de sel de Mohr FeSO4 (NH4)2SO4.

Dosage de la solution de sel de Mohr :

  1. On procède au dosage des ions Fe2+ en versant la solution de sel de Mohr, contenue dans la burette, dans 10 mL, mesurés à l'aide d'une pipette à 2 traits, de dichromate de potassium. le dosage se fait en milieu acide ( environ 10 mL d'acide sulfurique dilué) et la fin de celui-ci est observé pour 20 mL de sel de Mohr.
  2. Ecrire les demi équations redox pour chacun des éléments en présence et l'équation de la réaction du dosage.
  3. En déduire la concentration de la solution de Fe2+.
  4. Justifier pourquoi on opère en milieu acide.
Equation bilan de l'oxydation de Fe2+ en Fe3+ :

Réduction de l'ion dichromate : Cr2O72- +14 H+ +6e- =2 Cr3+ + 7H2O.(1)

Oxydation de Fe2+ : Fe2+ = Fe3+ + e- (2)

(1) + 6 fois (2) donne :

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

Cr2O72- +14 H+ +6Fe2+ = 2 Cr3+ + 7 H2O+ 6Fe3+. (3)

Concentration de la solution de Fe2+ :

Quantité de matière d'ion dichromate (mol) = volume (L) * concentration (mol/L )

n ( Cr2O72- ) =10 10-3 *0,115 = 1,15 10-3 mol.

Une mole d'ion dichromate réagit avec 6 moles d'ion fer (II).

1,15 10-3 mol d'ion dichromate réagit avec 6 *1,15 10-3 =6,9 10-3 mol d'ion fer (II).

de plus n(Fe2+) = volume (mL) * concentration (mol/L) = 20 10-3 [Fe2+]

20 10-3 [Fe2+] =6,9 10-3 ; [Fe2+] = 0,35 mol/L. ( valeur plus précise 0,345 gardée pour la suite des calculs)

On opère en milieu acide sulfurique car l'ion oxonium est l'un des réactifs ; l'ion sulfate est spectateur.

 
Titrage du distillat :

Dans un erlenmeyer on introduit successivement 20 mL de dichromate de potassium, 20 mL environ de H2SO4 dilué, 10 mL de distillat. On bouche l'erlenmeyer. On agite et on attend 30 min.

  1. Justifier la raison de l'attente de 30 min.
    On dose alors avec la solution de sel de Mohr le dichromate de potassium en excès ( qui n'a pas réagi avec l'alcool ). La fin du dosage est observé par le virage de l'orthophénantroline. Le volume versé est de 16,2 mL.
  2. Ecrire les demi équations redox et l'équation de réaction du dosage.
  3. Calculer le degré alcoolique du vin de départ en sachant qu'il correspond au nombre de mL d'alcool pur contenus dans 100 mL de vin.

Masse molaire ( g/mol) : éthanol : 46 ; . Densité ( masse volumique) de l'éthanol : 0,79.

Couples redox : Cr2O72- / Cr3+ ; CH3COOH / CH3-CH2OH ; Fe3+/ Fe2+.

La raison de l'attente de 30 min :

L'oxydation de l'alcool en acide éthanoïque est assez lente ; de plus il ne faut pas qu'une partie de l'alcool soit oxydé en éthanal ( aldehyde).

Equation bilan de l'oxydation de l'éthanol en acide éthanoïque :

Réduction de l'ion dichromate : Cr2O72- +14 H+ +6e- =2 Cr3+ + 7H2O.(4)

Oxydation de l'éthanol : CH3-CH2OH +H2O = CH3COOH +4 H+ +4e- (5)

2 fois (4) + 3 fois (5) donne :

2Cr2O72- +28 H+ +12e- +3CH3-CH2OH +3H2O =4 Cr3+ + 14 H2O+ 3CH3COOH +12 H+ +12e-

2Cr2O72- +16 H+ +3CH3-CH2OH = 4 Cr3+ + 11 H2O+ 3 CH3COOH. (6)

Degré alcoolique du vin de départ :

Quantité de matière initiale d'ion dichromate n0 = 20 10-3*0,115 = 2,3 10-3 mol

Quantité de matière d'ion dichromate en excès nexcès :

Quantité de matière d'ion Fe2+ (mol) = volume (L) * concentration (mol/L )

n ( Fe2+ ) =16,2 10-3 *0,345 = 5,59 10-3 mol.

Une mole d'ion dichromate réagit avec 6 moles d'ion fer (II).

5,59 10-3 /6 = 9,315 10-4 mol d'ion dichromate réagit avec 5,59 10-3 mol d'ion fer (II).

nexcès =9,315 10-4 mol

Quantité de matière d'ion dichromate réagissant avec l'alcool n = n0 - nexcès=2,3 10-3 -9,315 10-4 =1,3685 10-3 mol

1 mol d'ion dichromate réagit avec 1,5 mol d'alcool.

1,3685 10-3 mol d'ion dichromate réagit avec 1,5*1,3685 10-3=2,053 10-3 mol d'alcool contenu dans 10 mL de distillat.

"La prise d'échantillon est de 20 mL et l'on recueille l'alcool par entraînement à la vapeur dans une fiole jaugée de 200 mL"

2,053 10-3 *20 =4, 11 10-2 mol d'alcool contenu dans 20 mL de vin.

4, 11 10-2 / 20 10-3 = 2,05 mol / L d'alcool dans le vin.

masse d'alcool (g) dans 1 L de vin = quantité de matière (mol) * masse molaire (g/mol) = 2,05*46 = 94,4 g

soit 9,44 g d'alcool dans 100 mL de vin.

volume (mL) = masse (g) / masse volumique (g/mL) = 9,44 / 0,79 = 12 mL ( 12 degrés).

 

 
 
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