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Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygénée

Posté par
tacotac
19-01-10 à 19:13

bonjour à tous , j'ai un DM de chimie à faire et je ne comprend absoluement rien , à part certaine , et encore je me demande si j'ai pas faux  : le voici ...

Les ions permanganates MnO4-(aq) donne une couleur violette à une solution de permanganate de potassium .
Les ions permanganate MnO4-(aq) appartiennent au couple : MnO4-(aq)/Mn2+(aq)
Les ions Mn2+(aq) sont incolores en solution .
L'eau oxygénée H2O2(aq) appartiennent au couple : O2(g)/H2O2(aq)
L'eau oxygénée est incolore .

Dans 200mL d'une solution acidifiée contenant de l'eau oxygénée à 1,0.10^-3mol.L-1, on ajoute une solution de permanganate de potassium de concentration 2,0.10^-2mol.L-1

1) quel est le réactif qui joue le role de l'oxydant ? du réducteur ? justifier .
=>  je pense que l'oxydant est l'eau oxygénée et le réducteur le permanganate , car la concentration de l'eau oxygéné est plus faible que celle du permanganate .

2) quelle est l'espece chimique oxydée ? quelle est l'espece chimique réduite ?
....

3) a)ecrire les demis équations d'oxydoréduction des deux couples .
   b)ecrire l'equation de la réaction entre les ions permanganate et l'eau oxygénée .

=> a) H2O2 + 2H+ + 2e- ==> 2H2O  et  H2O2 ==> 0² + 2H+ + 2e-
   b) 5 H2O2 + 2 MnO4-  + 6H+ ==> 2 Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O

4) quelle est la couleur de la solution lorsque l'on commence à ajouter la solution de permanganate de potassium ? justifier .
5) dresser le tableau d'avancement de la réaction
=> ( la je butte , car je suis pas sur de mes équations .... )

6)  quel volume de permanganate de potassium faut-il ajouter pour faire réagir la totalité de l'eau oxygéné ? ( calculez d'abord l'avancement max )
....


merci de votre précieuse aide car ce devoir est à rendre  jeudi ...

Posté par
tacotac
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 00:16

aidez moi svp ......c'est vraiment important =/

Posté par
coriolan
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 10:45

les concentrations n'ont rien à voir dans le choix de l'oxydant et du réducteur.

les couples redox (oxydant réducteur )s'écrivent Ox/Red
Donc ,dans le couple  MnO4-/Mn2+ MnO4- est l'oxydant ,Mn2+ le réducteur  et dans le couple O2/H2O2, O2 est l'oxydant et H2O2 le réducteur
les espèces que l'on fait réagir sont H2O2 et MnO4-donc  MnO4-est l'oxydant , et H2O2 est le réducteur,c'est à dire que l'on fait réagir l'oxydant d'un couple avec le réducteur d'un autre couple.

2)l'espèce oxydée est le réducteur et l'espèce réduite est l'oxydant (c'est du cours).On peut dire aussi que l'oxydant est réduit  et que le réducteur est oxydé.

les 1/2 équation sont fausses
il faut équilibrer
H2O2   =O2

et
MnO4- =Mn2+

dans chaque cas equilibrer (si ce n'est pas déjà le cas)
__en atomes d'oxygène en ajoutant autant de H2O que nécessaire
__en atomes d'hydrogène en ajoutant autant de H+ que nécessaire
__en charges,en ajoutant autant d'électrons que nécessaire.

Comme une espèce est oxydée et l'autre réduite,les électrons ne seront pas du même côté dans les demi équations.
En écrivant correctement les demi équations ,on constate que le nb d'électrons captés par l'oxydant n'est pas égal au nb d'électrons perdus par le réducteur.
Pour écrire l'équation bilan ,il faut que le nombre d'électrons cédés par le réducteur soit égal au nombre d'électrons captés par l'oxydant
il faut donc multipier par un nombre les coefficients de chaque demi
équation de façon à ce que le nombre d'électrons soit le même dans les 1/2 équations.

Avant d'aller plus loin ,il faut que tu établisses correctement les 1/2 équations

Posté par
coriolan
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 10:56

rectification!
j'ai mal lu tes équations
a) H2O2= O2  +2H+    +2e-  est bon
il manque la 2ème 1/2 équation avec MnO4-
b)équation bilan exacte.

Posté par
tacotac
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 11:02

ok , donc :

1) le couple  MnO4-/Mn2+ MnO4- est l'oxydant ,Mn2+ le réducteur  et dans le couple O2/H2O2, O2 est l'oxydant et H2O2 le réducteur
les espèces que l'on fait réagir sont H2O2 et MnO4-donc  MnO4-est l'oxydant , et H2O2 est le réducteur,c'est à dire que l'on fait réagir l'oxydant d'un couple avec le réducteur d'un autre couple

2)l'espèce oxydée est le réducteur et l'espèce réduite est l'oxydant .On peut dire aussi que l'oxydant est réduit  et que le réducteur est oxydé.

3) donc tu me dis que je dois équilibrer :  H2O2 = O2  ..... je pense que c'est  :  
O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O    et pour le couple  MnO4- = Mn2+  je pense que c'est : 5e- + 8H+ + MnO4- = Mn2+  + 4H2O
c'est bon ??

merci beaucoup de m'aider .

Posté par
coriolan
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 11:10

initialement la solution est incolore.
Quand on commence à ajouter les ions MnO4-,la coloration disparait très vite car les ions MnO4- sont réduits en Mn2+ incolores.La solution redevient vite incolore.
Quand toutes les molécules de H2O2 auront été oxydées,la première goutte de MnO4-excédentaire,laissera une coloration violette persistante.

Quel tableau d'avancement proposes-tu?

Posté par
coriolan
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 11:14

un des couple est O2/H2O2 il faut retouver ces espèces dans la 1/2 équation,qui sera
H2O2 =O2  +2H+   +2e-

la 1/2 eq avec MnO4- est correcte.

Posté par
tacotac
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 11:19

ba je n'ai pas encore fais de tableau , mais je voulais aussi savoir si :   MnO4- = Mn2+ : 5e- + 8H+ + MnO4- = Mn2+  + 4H2O  était bon et si mon équation de réaction entre le permanganate et l'eau oxyg.  était bonne :  5 H2O2 + 2 MnO4-  + 6H+ ==> 2 Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O


merci pour la réponse à la 4) .

Posté par
coriolan
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 11:22

nos messages se croisent
équation bilan bonne

Posté par
tacotac
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 11:23

donc pour l'équation finale , on doit faire :

     H2O2= O2+ 2H+ + 2e-
+
     5e- + 8H+ + MnO4- = Mn2+ + 4H2O
_________________________________________  

= ......                                          et la je suis bloqué , car si j'ai pas ça , je pourrais pas faire de tableau  =/

Posté par
coriolan
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 11:39

quelque chose m'échappe!
Comment as tu obtenu l'équation globale puisqu'elle est bonne?
Tes 1/2 équations sont bonnes
Dans la première 2 e sont perdus et dans la seconde 5 e sont gagnés.
Il faut qu'il y ait le mêm nb d'électrons gagné et perdus .
Le plus petit multiple commun à 2 et 5 est 10.
Il suffit de multiplier tous les coef de la première 1/2 équation par 5 et tous les coef de la 2ème par 2
Ensuite tu additionne membre à membre.
Les e- se simplifient et disparaissent (c'est obligatoire dans une équation bilan)
tu peux aussi simplifier en H+ .Par contre,il en restera d'un côté.

Posté par
tacotac
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 11:47

bah en faisant :

MnO4- + 8H+ + 5e- = MnO2+ + 4H2O (x2)
        H2O2 = O2 + 2H+ + 2e- (x5)
_________________________________________
2 MnO4- + 5 H2O2 + 6H+ ==> 2 Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O

Posté par
coriolan
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 12:19

maintenant tu peux faire le tableau

Posté par
tacotac
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 12:23

tu peux m'aider , parce que j'ai toujours eu du mal avec ce type de question  ....

moi j'ai commencer par :


xx        :  2MnO4-  + 5H2O2 + 6H+ --> 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O

E.I       :  

En cours  :

E.F       :

Posté par
coriolan
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 12:35

pour H2O2
EI n=Cr*Vr (voir énoncé)
pour MnO4-  no=0
pour le reste ,sans utilité

en cours
n(H2O2)=CrVr-5x
n(MnO4-)=C(ox)V(ox)-2x

EF
n(H2O2)=CrVr-5x(max)=0
n(MnO4-)=C(ox)V(ox)-2xmax

de la première tu peux calculer xmax puisque Cr et Vr sont connu
dans la seconde tu peux calculer V(ox)puisque C(ox) est connu C(ox) c'est C(MnO4-)
Je dois m'arrêter.
A+

Posté par
tacotac
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 12:48

pour H2O2 sa nous donnerai :   1,0.10^-3 x 0.2 = 2.10^-4 ???
pour 2MnO4- = 0  ?? c'est sa ?


ensuite  en cours : n(H2O2)= CrVr-5x = 2.10^-4 -5x

le reste je comprend rien  ^^

bref pas grave , merci quand meme
a+

Posté par
coriolan
re : Réaction entre ion permanganate de potassium et l'eau oxygé 20-01-10 à 13:43

je reprends
EI n(H2O2)=2.10-4mol
   n(MnO4-)=0 mol puisqu'on n'en a pas encore versé.

je désigne [MnO4-]par C(ox) et le volume de MnO4- versé par V(Ox)
la qté de matière versée est donc n(MnO4-)=C(ox)*V(ox)

l'avancement de réaction pour H2O2 est -5x et pour MnO4-  -2x

En cours de réaction on a
n(H2O2)=2.10-4 -5x   mol
n(MnO4-)=C(ox)*V(ox)-2x

à l'équivalence x=xmax
2.10-4-5xmax =0  et C(ox)V(ox)-2xmax=0

xmax=2.10-4/5 =4.10-5mol

C(ox)*V(ox)=2*xmax      V(ox)=2*xmax/C(ox)
V(ox)=2*4.10-5/2.10-2=4.10-3L =4 mL
Il faut donc verser 4 mL pour obtenir l'équivalence

remarque .Lorsqu'on cherche les volumes ou les concentrations seulement à l'équivalence ,le tableau d'avancement me parait être  une usine à gaz.

il suffirait d'écrire
A l'équivalence les qtés de matières des réactifs sont dans les proportions stoechiométriques
n(MnO4-)/(nH2O2)=2/5
(2 et 5 sont les coef de Mno4- et H2O2 dans l'équation)
c'est à dire C(ox)*V(ox)/n(H2O2)=2/5
avec n(H2O2)=2.10-4 mol et C(ox)=2.10-2mol/L on peut calculer V(ox)



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