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TP9C-dosage-de-Fe2--par-MnO4--par-colorimetrie-0910

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P1C : la mesure en chimie
1èreS
Chapitre 7C /TP9C
TP9C :
DOSAGE (TITRAGE) DES IONS FER (II) PAR COLORIMETRIE
I)
Objectifs
• Etablir une équation chimique d’oxydo-réduction.
• Utiliser la réaction chimique comme outil de détermination d’une quantité de matière ou
d’une concentration.
• Pratiquer un dosage colorimétrique.
II) Principe d’un titrage
1) Rappels
Titrer une solution, c'est déterminer la concentration d'une espèce chimique A qu'elle
contient.
Pour cela, on utilise une réaction chimique entre l'espèce A et une autre espèce chimique B.
La burette contient une solution contenant l'espèce B dont on connaît
précisément la concentration notée cB. La burette permet de mesurer
précisément le volume VB qui sera versé.
Le bécher contient une certaine quantité de matière de l'espèce A notée
nA.
Cette quantité de matière est inconnue, mais le volume de solution est
connu précisément et noté VA.
Lorsqu'on verse quelques gouttes de solution B, l'espèce B réagit avec
l'espèce A dans le bécher.
L'espèce B versée réagira tant qu'il restera de l'espèce A dans le bécher.
Pour pouvoir effectuer un dosage:
- il faut que la réaction entre A et B soit la seule réaction qui ait lieu,
- il faut que cette réaction soit rapide,
- il faut que cette réaction soit totale.
Lorsque l'espèce A aura totalement réagi avec l'espèce B versée, on dira qu'on a atteint
l'équivalence. Cela signifie que l'on aura versé une quantité de matière nB respectant exactement
les proportions stoechiométriques données par l'équation de la réaction entre A et B.
2) Dosage des ions fer (II)
Le but de ce T.P est de déterminer la concentration CA = [Fe2+] d'une solution aqueuse
d’ions fer (II) (solution à titrer).
Pour cela on va la doser par une solution aqueuse de permanganate de potassium (solution
titrante) de concentration CB = [MnO4-] = 2,0..10-2 mol..L-1.
La transformation chimique se fera en milieu acide.
Dans ce titrage, nous allons utiliser une observable : un changement de couleur (dosage
colorimétrique). Les 2 réactifs sont colorés : la solution d’ions fer (II) est légèrement verdâtre et la
solution de permanganate de potassium est violette. Une solution d’ions fer (III) est légèrement
jaunâtre et la solution d’ions Mn2+ est incolore.
III) Etude préliminaire
1) Réaction d'oxydoréduction utilisée lors du titrage: (EN PRÉSENCE D' ACIDE SULFURIQUE)
La réaction mise en jeux au cours de ce dosage est une réaction d’oxydoréduction.
Les couples mis en jeux sont les couples : MnO4- / Mn2+ et
Fe3+ / Fe2+.
- Ecrire la demi-équation de l'oxydation en jeu dans la réaction utilisée.
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- Ecrire la demi-équation de réduction en jeu dans la réaction utilisée.
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Chapitre 7C /TP9C
- En déduire l'équation chimique de la réaction de titrage.
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- Pourquoi fait-on la réaction en milieu acide ?
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- A l'équivalence, quelle relation existe-t-il entre la quantité de matière d'ions permanganate
versée et la quantité de matière d'ions fer (II) initialement présente dans le bécher.
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- La concentration en ions fer (II) est notée cA, le volume de solution de sulfate de fer(II)
titré est noté VA. Il a fallu verser un volume VBéq de la solution de permanganate de potassium de
concentration cB pour atteindre l'équivalence. Quelle est la relation entre cA , VA , cB et VBéq pour ce
titrage? Justifier.
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2) Repérage de l'équivalence
• Avant l'équivalence : les ions MnO4- versés sont totalement consommés par les ions Fe2+
de la solution A. Quel est alors le réactif limitant ?
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• A l'équivalence : les ions Fe2+ de la solution A ont tous réagi. Les ions MnO4− versés ont
également été totalement consommés. Quel est alors le réactif limitant ?
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• Au-delà de l'équivalence : les ions MnO4− ajoutés ne réagiront plus. Ils sont en excès, il
n'y a en effet plus de Fe2+ dans le bécher. Quelle sera la coloration de la solution, juste au-delà de
l'équivalence ? OU comment déterminera-t-on le dépassement de l'équivalence ?
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IV) Mode opératoire du dosage
- Rincer la burette avec de l’eau distillée puis avec quelques mL de solution de permanganate
de potassium (cB = 2,0.10−2 mol.L−1) (utiliser un entonnoir propre).
- Fermer le robinet avant que la burette ne se soit complètement vidée.
- Remplir la burette jusqu'à la graduation zéro. S'assurer qu'il n'y a pas de bulles d'air dans la
burette.
- A l'aide d'une pipette jaugée et d’une propipette, prélever VA = 10,0mL de solution de sulfate
de fer (II) acidifié, les verser dans un bécher propre.
- Ajouter avec précautions le barreau aimanté dans le bécher, placer l'ensemble sur l'agitateur
magnétique éteint.
- Mettre en marche l'agitation (pas trop forte !).
- On effectue un premier titrage rapide, verser mL par mL la solution de permanganate de
potassium.
- Arrêter dès que la coloration violette persiste dans le bécher, noter ce premier volume
équivalent approximatif.
- On effectue maintenant un deuxième titrage plus précis : on verse en une fois ( V – 2 ) mL
de solution de permanganate de potassium, puis goutte à goutte, jusqu'à apparition à la goutte près
de la teinte persistante. On note VBéq ce volume.
Il faut déterminer à la goutte près l'équivalence !!!
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Chapitre 7C /TP9C
Faire un schéma annoté du titrage.
V)
Résultats
- Noter la valeur du volume VBéq ? ______________________________
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- En déduire la concentration en ions fer (II) de la solution A.
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- Faire un tableau d’avancement comportant l’état initial, l’état intermédiaire et l’état à
l’équivalence.
Equation
Etat Initial
X=0
Etat intermédiaire
X
Equivalence
Xéq
VI) Question
Un litre de la solution A d’ions fer (II) a été préparé à partir de sel de Mohr solide de formule
(NH4)2 Fe (SO4)2 , 6H2O.
- Quelle masse de ce solide a-t-il fallu utiliser pour préparer la solution?
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- Décrire le mode opératoire de cette préparation, en nommant la verrerie utilisée.
Données : masses molaires atomiques en g.mol−1 : H: 1,0 N: 14,0 O: 16,0 S: 32,1 Fe: 55,8
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P1C : la mesure en chimie
1èreS
Chapitre 7C /TP9C
TP9C/FIHE MATERIEL :
DOSAGE (TITRAGE) DES IONS FER (II) PAR COLORIMETRIE
Paillasse élèves : x 9 postes (2x)
-
1
1
1
1
1
burette graduée + 1 support
noix + 1 pince
verre à pied
pipette jaugée de 10 mL
propipette
-
3
1
1
1
1
béchers 50 mL
pissette d’eau distillée
entonnoir
agitateur magnétique
barreau aimanté
Paillasse Prof
-
Solution de KMnO4 à 2,0.10-2 mol/L : V= 2 L (6,3 g dans 1 fiole de 2 L)
Solution de fer (II) (sel de mohr) à 1,0.10-1 mol/L : V = 1 L (6,3 g dans 1 fiole de 1 L)
2 béchers de 100 mL
Sopalin
Pissette d’eau distillée
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