16.15 Précipitation sélective de sulfures
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Exercice 16.15 Précipitation sélective de sulfures
Une solution contient à la fois du chlorure de manganèse MnCl 2 (0,1 M) et du
chlorure de fer(II) FeCl 2 (0,05 M), et on se propose d’utiliser la différence de
solubilité qui existe entre les deux sulfures MnS et FeS pour séparer les deux
métaux.
a) Dans quelles limites faut-il fixer et maintenir le pH de la solution pour que,
en la saturant avec H 2 S (0,1 M), on ne précipite effectivement qu’un seul des
deux sulfures ? Lequel est-ce ?
b) Comment peut-on, ensuite, après avoir filtré ce premier précipité, faire
précipiter l’autre sulfure ?
Solution
Le principe de la précipitation d’un sulfure métallique par H 2 S, et le rôle du pH dans la réalisation des conditions rendant possible cette précipitation, ont été étudiés dans l’exercice précédent
(qu’il faut donc avoir fait avant celui-ci).
La précipitation des deux sulfures MnS et FeS n’exige pas la même concentration minimale en
ions S 2– , or [S 2– ] est fonction du pH (nous avons vu pourquoi et comment). Il doit donc être
possible de choisir le pH de telle sorte qu’une seule des deux précipitations soit possible.
■ a) Quelles sont les concentrations minimales en ions S 2– nécessaires pour chacune
des deux précipitations ?
• Pour MnS (K s ϭ 2,50.10 –13 ), il faut que
[Mn 2ϩ ] [S 2– ] ϭ 1.10 –1 ϫ [S 2– ] Ն 2,50.10 –13
d’où l’on peut tirer la condition :
c(S 2– ) Ն 2,50.10 –12 mol.L –1 .
• Pour FeS (K s ϭ 6,31.10 –18 ), il faut que
[Fe 2ϩ ] [S 2– ] ϭ 5.10 –2 ϫ [S 2– ] Ն 6,31.10 –18
d’où l’on peut tirer la condition :
c(S 2– ) Ն 1,26.10 –16 mol.L –1 .
La relation entre [S 2– ] et [H 3 O ϩ ] qui a précédemment été établie [Ex. 16.14, relation (5)] permet
de déterminer les concentrations en ions H 3 O ϩ , et les pH, correspondant à ces conditions :
• Pour MnS : [H 3 O ϩ ] 2 Յ
d’où [H 3 O ϩ ] Յ 2,2.10 –5 et pH Ն 4,6.
• Pour FeS : [H 3 O ϩ ] 2 Յ
d’où [H 3 O ϩ ] Յ 3,1.10 –3 et pH Ն 2,5.
Conclusion ?
• Si pH < 2,5 : aucun des deux sulfures ne précipite.
• Si pH > 4,6 : les deux sulfures précipitent.
• Si 2,5 < pH < 4,6 : seul FeS précipite.
b) Après avoir fait précipiter FeS, il suffit de remonter le pH au-dessus de 4,6, par addition d’une
base, en maintenant la saturation de la solution en H 2 S pour précipiter MnS.
1,2.10
–21
2,50.10
–12
----------------------- -
1,2.10
–21
1,26.10
–16
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Exercice 16.15 Précipitation sélective de sulfures
Une solution contient à la fois du chlorure de manganèse MnCl 2 (0,1 M) et du
chlorure de fer(II) FeCl 2 (0,05 M), et on se propose d’utiliser la différence de
solubilité qui existe entre les deux sulfures MnS et FeS pour séparer les deux
métaux.
a) Dans quelles limites faut-il fixer et maintenir le pH de la solution pour que,
en la saturant avec H 2 S (0,1 M), on ne précipite effectivement qu’un seul des
deux sulfures ? Lequel est-ce ?
b) Comment peut-on, ensuite, après avoir filtré ce premier précipité, faire
précipiter l’autre sulfure ?
Solution
Le principe de la précipitation d’un sulfure métallique par H 2 S, et le rôle du pH dans la réalisation des conditions rendant possible cette précipitation, ont été étudiés dans l’exercice précédent
(qu’il faut donc avoir fait avant celui-ci).
La précipitation des deux sulfures MnS et FeS n’exige pas la même concentration minimale en
ions S 2– , or [S 2– ] est fonction du pH (nous avons vu pourquoi et comment). Il doit donc être
possible de choisir le pH de telle sorte qu’une seule des deux précipitations soit possible.
■ a) Quelles sont les concentrations minimales en ions S 2– nécessaires pour chacune
des deux précipitations ?
• Pour MnS (K s ϭ 2,50.10 –13 ), il faut que
[Mn 2ϩ ] [S 2– ] ϭ 1.10 –1 ϫ [S 2– ] Ն 2,50.10 –13
d’où l’on peut tirer la condition :
c(S 2– ) Ն 2,50.10 –12 mol.L –1 .
• Pour FeS (K s ϭ 6,31.10 –18 ), il faut que
[Fe 2ϩ ] [S 2– ] ϭ 5.10 –2 ϫ [S 2– ] Ն 6,31.10 –18
d’où l’on peut tirer la condition :
c(S 2– ) Ն 1,26.10 –16 mol.L –1 .
La relation entre [S 2– ] et [H 3 O ϩ ] qui a précédemment été établie [Ex. 16.14, relation (5)] permet
de déterminer les concentrations en ions H 3 O ϩ , et les pH, correspondant à ces conditions :
• Pour MnS : [H 3 O ϩ ] 2 Յ
d’où [H 3 O ϩ ] Յ 2,2.10 –5 et pH Ն 4,6.
• Pour FeS : [H 3 O ϩ ] 2 Յ
d’où [H 3 O ϩ ] Յ 3,1.10 –3 et pH Ն 2,5.
Conclusion ?
• Si pH < 2,5 : aucun des deux sulfures ne précipite.
• Si pH > 4,6 : les deux sulfures précipitent.
• Si 2,5 < pH < 4,6 : seul FeS précipite.
b) Après avoir fait précipiter FeS, il suffit de remonter le pH au-dessus de 4,6, par addition d’une
base, en maintenant la saturation de la solution en H 2 S pour précipiter MnS.
1,2.10
–21
2,50.10
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1,2.10
–21
1,26.10
–16
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