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F I C H E 1 7 – D o s a g e s r é d o x
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
1
7
Le dosage peut être :
• colorimétrique : l’équivalence est repérée par un changement de couleur.
• potentiométrique : l’équivalence est déterminée par voie graphique (méthode de la
courbe dérivée : se reporter au deuxième exercice).
Le cas d’un dosage indirect est vu dans le dernier exercice.
• Indicateurs colorés rédox
Ils sont choisis de telle sorte qu’ils virent de couleur au voisinage très proche de l’équivalence (empois d’amidon, orthophénanthroline...).
D o s a g e d i r e c t c o l o r i m é t r i q u e
On souhaite déterminer la concentration molaire C d’une solution d’eau oxygénée
H 2 O 2 . À cette fin, on en prélève 25 mL que l’on acidifie par une solution d’acide sulfurique et on verse progressivement à la burette une solution titrée (de couleur violette) de permanganate de potassium de concentration C
= 2,0 × 10
−2 mol·L
−1 .
Données à 298 K et pH = 0 : E
0
MnO
−
4
/Mn 2+ = 1,51 V ; E
0
O 2 /H 2 O 2
= 0,68 V.
1. Écrivez l’équation-bilan de la réaction de dosage. Comment repère-t-on l’équivalence ? (L’ion Mn 2+ est incolore en solution aqueuse).
2. Il faut verser 20 mL de solution de permanganate de potassium pour obtenir l’équivalence. Calculez la concentration C.
S o l u t i o n
1. La règle du « gamma » indique que l’oxydant le plus fort est MnO
−
4(aq) : il est réduit.
L’eau oxygénée est le réducteur le plus fort et est oxydée.
Réduction :
MnO
−
4(aq) + 8H
+
(aq) + 5e
−
= Mn
2+
(aq) + 4H 2 O (l)
(1)
Oxydation :
H 2 O 2(aq) = O 2(g) + 2H
+
(aq) + 2e
−
(2)
En faisant (1) × 2 + (2) × 5, on obtient le bilan de la réaction de dosage :
2 MnO
−
4(aq) + 5 H 2 O 2(aq) + 16 H
+
(aq) = 2 Mn
2
((aq) + 5 O 2(g) + 10 H
+
(aq) + 8 H 2 O (l)
2 MnO
−
4(aq) + 5 H 2 O 2(aq) + 6 H
+
(aq) −→ 2 Mn
2+
(aq) + 5 O 2(g) + 8 H 2 O (l)
Remarque : le calcul de K
0 montrerait que cette réaction est quantitative.
Tant que l’équivalence rédox n’est pas atteinte, la
solution contenue dans le bécher reste incolore.
Une fois l’équivalence atteinte, la goutte de solution de permanganate de potassium versée en
excès donne une coloration violette persistante.
Agitateur
Solution de
K
+ +
4
MnO
−
Solution de H 2 O 2
+ ac. sulfurique
F I C H E 1 7 – D o s a g e s r é d o x
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
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Le dosage peut être :
• colorimétrique : l’équivalence est repérée par un changement de couleur.
• potentiométrique : l’équivalence est déterminée par voie graphique (méthode de la
courbe dérivée : se reporter au deuxième exercice).
Le cas d’un dosage indirect est vu dans le dernier exercice.
• Indicateurs colorés rédox
Ils sont choisis de telle sorte qu’ils virent de couleur au voisinage très proche de l’équivalence (empois d’amidon, orthophénanthroline...).
D o s a g e d i r e c t c o l o r i m é t r i q u e
On souhaite déterminer la concentration molaire C d’une solution d’eau oxygénée
H 2 O 2 . À cette fin, on en prélève 25 mL que l’on acidifie par une solution d’acide sulfurique et on verse progressivement à la burette une solution titrée (de couleur violette) de permanganate de potassium de concentration C
= 2,0 × 10
−2 mol·L
−1 .
Données à 298 K et pH = 0 : E
0
MnO
−
4
/Mn 2+ = 1,51 V ; E
0
O 2 /H 2 O 2
= 0,68 V.
1. Écrivez l’équation-bilan de la réaction de dosage. Comment repère-t-on l’équivalence ? (L’ion Mn 2+ est incolore en solution aqueuse).
2. Il faut verser 20 mL de solution de permanganate de potassium pour obtenir l’équivalence. Calculez la concentration C.
S o l u t i o n
1. La règle du « gamma » indique que l’oxydant le plus fort est MnO
−
4(aq) : il est réduit.
L’eau oxygénée est le réducteur le plus fort et est oxydée.
Réduction :
MnO
−
4(aq) + 8H
+
(aq) + 5e
−
= Mn
2+
(aq) + 4H 2 O (l)
(1)
Oxydation :
H 2 O 2(aq) = O 2(g) + 2H
+
(aq) + 2e
−
(2)
En faisant (1) × 2 + (2) × 5, on obtient le bilan de la réaction de dosage :
2 MnO
−
4(aq) + 5 H 2 O 2(aq) + 16 H
+
(aq) = 2 Mn
2
((aq) + 5 O 2(g) + 10 H
+
(aq) + 8 H 2 O (l)
2 MnO
−
4(aq) + 5 H 2 O 2(aq) + 6 H
+
(aq) −→ 2 Mn
2+
(aq) + 5 O 2(g) + 8 H 2 O (l)
Remarque : le calcul de K
0 montrerait que cette réaction est quantitative.
Tant que l’équivalence rédox n’est pas atteinte, la
solution contenue dans le bécher reste incolore.
Une fois l’équivalence atteinte, la goutte de solution de permanganate de potassium versée en
excès donne une coloration violette persistante.
Agitateur
Solution de
K
+ +
4
MnO
−
Solution de H 2 O 2
+ ac. sulfurique