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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 628 — #636
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CHAPITRE 10 – DIAGRAMMES POTENTIEL-PH
5 Utilisation : analyse d’un protocole expérimental
Le dioxygène dissous en solution aqueuse peut être titré au moyen de la méthode de WINKLER. Nous présentons ici le protocole expérimental suivi, dont l’interprétation fait intervenir
la lecture de diagrammes potentiel-pH (en superposition).
5.1 Protocole expérimental et résultat obtenu
• Introduire dans un erlenmeyer de 250 mL muni d’un bouchon, environ 200 mL d’eau
du robinet (dont on souhaite évaluer la teneur en dioxygène dissous). Ajouter environ
2 g de chlorure de manganèse(II) et deux pastilles d’hydroxyde de sodium. Introduire
dans l’erlenmeyer un grand barreau aimanté ; compléter le volume encore disponible dans
l’erlenmeyer par la même eau du robinet, de façon à avoir un erlenmeyer rempli à ras-bord.
Boucher et agiter dix minutes. Laisser reposer dix minutes.
• Verser le contenu de l’erlenmeyer dans un erlenmeyer de plus grande contenance et ajouter
environ 1 mL d’acide sulfurique concentré. Agiter et vérifier que le milieu est très acide
(utilisation de papier pH). Ajouter alors 1 g d’iodure de potassium KI en cristaux et agiter
de nouveau.
• Prélever v 0 = 100 mL (utilisation d’une fiole jaugée de classe A), transférer dans un erlenmeyer et introduire un barreau aimanté. Réaliser le titrage de la solution avec une solution
de thiosulfate (ions S 2 O
2–
3 ) de concentration c = 1,50.10 −2 mol·L −1 , en ajoutant quelques
gouttes d’empois d’amidon peu avant l’équivalence. On note le volume équivalent v e en
mL : v e = 15,3 mL.
L’empois d’amidon a la propriété de virer au bleu en présence de diiode (ou des ions
I –
3 en milieu iodure). Les ions thiosulfate réagissent totalement avec les ions I –
3 pour
former des ions iodure I – et tétrathionate S 4 O
2–
6 .
5.2 Interprétation, lecture de diagrammes E−pH
L’interprétation des réactions observées est facilitée par lecture de diagrammes E-pH. Nous
présentons à la figure 10.11 la superposition :
• du diagramme simplifié relatif au manganèse avec une concentration de tracé égale à
10 −2 mol·L −1 (espèces Mn 3+ , Mn(OH) 3 (s), Mn 2+ et Mn(OH) 2 (s)) ;
• du diagramme simplifié relatif à l’iode (espèces I –
3 et I – ) avec une concentration de tracé
égale à 10 −2 mol·L −1 ;
• du diagramme relatif à l’eau.
Lors du mélange du chlorure de manganèse(II) et des ions hydroxyde, on assiste à la formation de solide dans le milieu :
Mn
2+
+ 2 HO
−
= Mn(OH) 2 (s) ·
Le dioxygène présent dans l’eau du robinet réagit favorablement avec le solide Mn(OH) 2 (s)
(les espèces ont des domaines de stabilité disjoints). L’équation-bilan s’écrit :
4 Mn(OH) 2 (s) + 2 H 2 O + O 2 (g) = 4 Mn(OH) 3 (s) ·
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CHAPITRE 10 – DIAGRAMMES POTENTIEL-PH
5 Utilisation : analyse d’un protocole expérimental
Le dioxygène dissous en solution aqueuse peut être titré au moyen de la méthode de WINKLER. Nous présentons ici le protocole expérimental suivi, dont l’interprétation fait intervenir
la lecture de diagrammes potentiel-pH (en superposition).
5.1 Protocole expérimental et résultat obtenu
• Introduire dans un erlenmeyer de 250 mL muni d’un bouchon, environ 200 mL d’eau
du robinet (dont on souhaite évaluer la teneur en dioxygène dissous). Ajouter environ
2 g de chlorure de manganèse(II) et deux pastilles d’hydroxyde de sodium. Introduire
dans l’erlenmeyer un grand barreau aimanté ; compléter le volume encore disponible dans
l’erlenmeyer par la même eau du robinet, de façon à avoir un erlenmeyer rempli à ras-bord.
Boucher et agiter dix minutes. Laisser reposer dix minutes.
• Verser le contenu de l’erlenmeyer dans un erlenmeyer de plus grande contenance et ajouter
environ 1 mL d’acide sulfurique concentré. Agiter et vérifier que le milieu est très acide
(utilisation de papier pH). Ajouter alors 1 g d’iodure de potassium KI en cristaux et agiter
de nouveau.
• Prélever v 0 = 100 mL (utilisation d’une fiole jaugée de classe A), transférer dans un erlenmeyer et introduire un barreau aimanté. Réaliser le titrage de la solution avec une solution
de thiosulfate (ions S 2 O
2–
3 ) de concentration c = 1,50.10 −2 mol·L −1 , en ajoutant quelques
gouttes d’empois d’amidon peu avant l’équivalence. On note le volume équivalent v e en
mL : v e = 15,3 mL.
L’empois d’amidon a la propriété de virer au bleu en présence de diiode (ou des ions
I –
3 en milieu iodure). Les ions thiosulfate réagissent totalement avec les ions I –
3 pour
former des ions iodure I – et tétrathionate S 4 O
2–
6 .
5.2 Interprétation, lecture de diagrammes E−pH
L’interprétation des réactions observées est facilitée par lecture de diagrammes E-pH. Nous
présentons à la figure 10.11 la superposition :
• du diagramme simplifié relatif au manganèse avec une concentration de tracé égale à
10 −2 mol·L −1 (espèces Mn 3+ , Mn(OH) 3 (s), Mn 2+ et Mn(OH) 2 (s)) ;
• du diagramme simplifié relatif à l’iode (espèces I –
3 et I – ) avec une concentration de tracé
égale à 10 −2 mol·L −1 ;
• du diagramme relatif à l’eau.
Lors du mélange du chlorure de manganèse(II) et des ions hydroxyde, on assiste à la formation de solide dans le milieu :
Mn
2+
+ 2 HO
−
= Mn(OH) 2 (s) ·
Le dioxygène présent dans l’eau du robinet réagit favorablement avec le solide Mn(OH) 2 (s)
(les espèces ont des domaines de stabilité disjoints). L’équation-bilan s’écrit :
4 Mn(OH) 2 (s) + 2 H 2 O + O 2 (g) = 4 Mn(OH) 3 (s) ·
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