796 Chapitre 30
Réactions d’oxydo-réduction
Exercice 30.6 Dosage potentiométrique
Un dosage réalisé par une réaction d’oxydo-réduction peut être suivi par potentiométrie, c’est-àdire en mesurant le potentiel de la solution. On considère le cas d’une solution de sulfate de fer(II)
FeSO 4 de concentration c 1 inconnue, dont on place un volume v 1 = 20,0 mL dans un bécher. Une
solution de sulfate de cérium (CeSO 4 ,4 H 2 O, M = 404,29 g · mol
−1 ) est préparée en dissolvant
1011 mg dans 250,0 mL d’une solution aqueuse d’acide sulfurique à 0,5 mol · L
−1 . Cette solution,
dont la concentration en ions Ce
4+ est c 2 , est placée dans une burette. L’ion Ce
4+ donne une couleur
jaune à la solution, mais qui n’est pas assez intense pour permettre un dosage colorimétrique. On
procède donc à un dosage potentiométrique.
Une électrode de platine et une électrode de référence au calomel saturé (ECS) sont plongées dans
le bécher (de l’eau est ajoutée pour obtenir l’immersion). Un potentiomètre mesure la différence de
potentiel U entre la première et la seconde, dont on déduit le potentiel de l’électrode de platine par
rapport à l’électrode standard à hydrogène E = U + 0,244. La figure ci-dessous montre ce potentiel
en fonction du volume de la solution de cérium versé avec la burette.
0
5
10
15
20
25
v 2 (mL)
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
E (V)
Couple
E
◦ (V)
Ce
4+ /Ce
3+
1,44
Fe
3+ /Fe
2+
0,68
RT
F ln(10) = 0,059 V
1. Pour chacun des deux couples, écrire la demi-équation d’oxydo-réduction puis le potentiel de
Nernst.
2. Écrire la réaction d’oxydo-réduction ayant lieu au cours de ce dosage. Calculer sa constante
d’équilibre et conclure.
3. Expliquer le saut de potentiel à l’équivalence.
4. Relever le volume versé v 2,eq à l’équivalence et en déduire la concentration c 1 en ions Fe
2+ de
la solution de sulfate de fer.
5. Déterminer l’expression théorique du potentiel E en fonction du volume versé v 2 , lorsque celuici est inférieur au volume d’équivalence v 2,eq . Exprimer ce potentiel en fonction de v 2 et v 2,eq .
Quelle est la valeur du potentiel lorsque v 2 = v 2,eq /2 (demi-équivalence) ?
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Réactions d’oxydo-réduction
Exercice 30.6 Dosage potentiométrique
Un dosage réalisé par une réaction d’oxydo-réduction peut être suivi par potentiométrie, c’est-àdire en mesurant le potentiel de la solution. On considère le cas d’une solution de sulfate de fer(II)
FeSO 4 de concentration c 1 inconnue, dont on place un volume v 1 = 20,0 mL dans un bécher. Une
solution de sulfate de cérium (CeSO 4 ,4 H 2 O, M = 404,29 g · mol
−1 ) est préparée en dissolvant
1011 mg dans 250,0 mL d’une solution aqueuse d’acide sulfurique à 0,5 mol · L
−1 . Cette solution,
dont la concentration en ions Ce
4+ est c 2 , est placée dans une burette. L’ion Ce
4+ donne une couleur
jaune à la solution, mais qui n’est pas assez intense pour permettre un dosage colorimétrique. On
procède donc à un dosage potentiométrique.
Une électrode de platine et une électrode de référence au calomel saturé (ECS) sont plongées dans
le bécher (de l’eau est ajoutée pour obtenir l’immersion). Un potentiomètre mesure la différence de
potentiel U entre la première et la seconde, dont on déduit le potentiel de l’électrode de platine par
rapport à l’électrode standard à hydrogène E = U + 0,244. La figure ci-dessous montre ce potentiel
en fonction du volume de la solution de cérium versé avec la burette.
0
5
10
15
20
25
v 2 (mL)
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
E (V)
Couple
E
◦ (V)
Ce
4+ /Ce
3+
1,44
Fe
3+ /Fe
2+
0,68
RT
F ln(10) = 0,059 V
1. Pour chacun des deux couples, écrire la demi-équation d’oxydo-réduction puis le potentiel de
Nernst.
2. Écrire la réaction d’oxydo-réduction ayant lieu au cours de ce dosage. Calculer sa constante
d’équilibre et conclure.
3. Expliquer le saut de potentiel à l’équivalence.
4. Relever le volume versé v 2,eq à l’équivalence et en déduire la concentration c 1 en ions Fe
2+ de
la solution de sulfate de fer.
5. Déterminer l’expression théorique du potentiel E en fonction du volume versé v 2 , lorsque celuici est inférieur au volume d’équivalence v 2,eq . Exprimer ce potentiel en fonction de v 2 et v 2,eq .
Quelle est la valeur du potentiel lorsque v 2 = v 2,eq /2 (demi-équivalence) ?
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