Bonjour ! Je poste une question sur ce forum car j'ai besoin d'aide. Je participe au concours vétérinaire (voie B) le mois prochain, et je m'entraine donc sur des sujets corrigés. J'ai particulièrement du mal avec un résultats qui n'est pas très bien expliqué dans le corrigé du sujet B ENSA 2013 (je travail a partir du livre "problèmes corrigés de chimie Tome 2" de C.Bellec, T.Onfroy et A.Vicente). Je vous ai copié l'énoncé complet afin de vous donner un contexte, et la correction dans le fichier PDF.
Voici ma question: dans la correction de la question 16.6, je ne comprend pas pourquoi dans le tableau d'avancement Cr3+ = C1/3 a t1. J'ai beau chercher dans les réponses précédentes je ne comprend pas d'où sort le 3, pourquoi divise-t-on C1 par 3 ?
Je vous remercie en avance pour toutes réponses ou pistes que vous pourriez me donner, et pour avoir pris le temps de me répondre.
Cordialement,
Raaven
Enoncé:
B. Fer et chrome
Les ions dichromate sont particulièrement toxiques. Leur utilisation en particulier pour le tannage des cuirs a provoqué d'importantes pollutions du sol. L'étude de l'évolution de certains sites industriels a montré que la diffusion des ions dichromate dans le sol pouvait être freinée par l'interaction avec des ions fer(II) provenant en particulier de la pyrite. On présente ici un mélange représentant un exemple de solution pouvant être préparée à partir d'un tel sol.
On dispose du mélange (M), obtenu par action d'une solution de fer(II) sur une solution de dichromate de potassium, K2Cr2O7, en milieu acide sulfurique(pH= 0).Les ions dichromate (Cr2O72-)ont été mis en excès. Avant réaction, la concentration dans (M)en ionsfer(II) est C1et celle en ionsdichromate est C0. Oncherche à doser les ions métalliques présents dans cette solution, en vue d'un traitement de dépollution réalisé en deux études indépendantes.
10.1.Écrire l'équation bilan de la réaction qui s'est produite lors du mélange.
10.2.Quels sont les ions (relatifs aux éléments chrome et fer) présents en quantité notable dans cette solution (M)?
Première étude: dosage de l'excès de dichromate de potassium
On veut doser l'excès de dichromate de potassium par une solution étalon de sel de MOHR(FeSO4, (NH4)2SO4, 6H2O). On utilise comme indicateur d'oxydoréduction l'orthophénantroline ferreuse (ou ferroïne). Cet indicateur d'oxydoréduction est un complexe de l'ion fer(II).
11.Préciser le ou les site(s) du ligand orthophénantroline susceptible(s) de donner des liaisons de coordination avec l'ion fer(II).
12. On note L ce ligand. L'équilibre de complexation s'écrit :Fe2+ + p L = [Fe(L)p]2+
On cherche à déterminer p. Pour cela, on dissout, sans variation de volume, 1,20 mmol d'orthophénantroline dans D1= 10,0 mL d'une solution à CFe= 0,120 mol/L d'ions fer(II). On dose par potentiométrie à l'aide d'une solution d'ions cérium(IV) de concentration CCe=0,100mol.L-1. On obtient legraphe donné page 10:en ordonnée on porte la tension U(en mV), en abscisse se trouve le volume versé V(en mL). On admet que les seuls complexes formés avec l'orthophénantroline sont ceux relatifs aux ions fer(II) soit [Fe(L)p]2+et fer(III) soit [Fe(L)p]3+et qu'ils sont très stables.
12.1.Écrire les équations des réactions de titrage correspondant à chaque partie de courbe.
12.2.Préciser la quantité de matière initiale des ions fer(II).
12.3.À l'aide des valeurs des deux volumes équivalents calculer la quantité de matière de [Fe(L)p]2+titrée.
12.4.En déduire la valeur de p.
On dose un volume D2=20,0 mL de (M).Le virage de la ferroïne a lieu pour un volume V2=12,0 mL. La concentration en sel de Mohr est C2= 3,00.10-2mol.L-1.
13. Calculer la concentration en ions dichromate en excès.
Seconde étude: dosage dela totalité des ions fer et des ions chrome de (M)
Pour doser la totalité des ions métalliques, on réduit l'excès d'ions dichromate en ions Cr3+. On dose en retour la totalité des ions Cr3+et Fe3+présents dans (M)par complexation des ions métalliques par l'EDTA mise en excèset dosage de l'excès d'EDTA par potentiométrie.
EDTA(acideéthylène diamine tétraacétique)
14. L'EDTA, dont la formule est donnée en fin d'énoncé, est un puissant agent complexant utilisé dans de nombreux dosages d'ions métalliques. On le considère commeun tétraacide noté H4Y. Il est introduit sous la forme Na2H2Y. Quel que soit le pH, on notera les réactions de complexation de la manière simplifiéesuivante :Mn+ + Y4-= [MY](4-n)-
14.1.Donner la structure de l'ion complexant Y4-. Déterminer les sites capables de complexer un ion métallique.
14.2.En déduire une géométrie probable d'un complexe type [MY](4-n)-(on pourra utiliser la méthode VSEPR,le schéma n'est pas demandé).
14.3.Montrer brièvement que pour un mélange de Fe3+et Cr3+, les complexations par l'EDTA ne sont pas successives.
Réduction des ions dichromatepuiscomplexation par un excès d'EDTA
On ajoute à un volume D3= 20,0 mL de la solution (M)un léger excès d'une solution de sulfite de sodium Na2SO3et un volume D'3 = 25,0 mL d'une solution d'EDTA dont la concentration est CEDTA= 5,00.10-2 mol.L-1. L'EDTA est en excès et complexe la totalité des ions Fe3+et Cr3+.On chauffe pendant 20 minutes vers 70 °C.Après refroidissement, on ajoute environ 50 mL d'eau déminéralisée et on tamponne à un pH égal à 5. Le volume total est ajusté à 100,0 mL par l'eau déminéralisée. On obtient ainsi une solution (S1).
15.Écrire les équations des diverses réactions redox et de complexation provoquées.Dosage de l'excès d'EDTA
16. On dose la totalité de (S1)par une solution de Zn2+ de concentration C3= 5,00.10-2mol.L-1.
16.1.Écrire l'équation de la réaction de dosage.
Pour suivre le dosage par potentiométrie on procède ainsi :On ajoute quelques gouttes d'une solution contenant des ions complexes HgY2-. La concentration en HgY2-dans la solution finale vaut C= 1,00.10-5mol.L-1. Cet ion complexe étant très stable, on admet que sa concentration reste constante lors du dosage malgré la dilution.On introduit une électrode au calomel comme référence de potentiel Erefet comme électrode de mesure, une électrode à cupule de mercure (il s'agit d'une électrode contenant du mercure pur, à l'état liquide et au contact de la solution). Ces électrodes sont reliées aux bornes d'un millivoltmètre. L'équation redox est alors: [HgY]2-+ 2 e-= Hg(liq)+ Y4-
16.2.Écrire l'expression du potentiel de Nernst Erelatif au couple (Hg(l)/HgY2-) pris par l'électrode à cupule de mercure.
16.3.Montrer que cette électrode permet de suivre l'évolution de la concentration en EDTA lors du dosage.
16.4.On note Vle volume de solution de zinc(II) versé. Tracer l'allure de la courbe de dosage E-Eref = f(V) attendue, sur la copie.
16.5.Le volume de la solution titrante versé à l'équivalence vaut V3= 8,2 mL. En déduire la concentration en EDTA en excès puis la concentration totale Cten ions fer et chrome dans la solution (S1): Ct=CFe3++ CCr 3+.
Exploitation des résultats expérimentaux
16.6.Des résultats des questions 13.et 16.5., déterminer la concentration en ions Cr3+et celle en ions Fe3+de la solution (M). En déduire C0et C1, concentrations respectives en ions dichromate et en fer(II) de la solution (M).
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Bonjour
Je n'ai pas pris le temps de faire le problème en entier. Tout de même : l'oxydation des ions fer(II) par les ions bichromates en milieu acide produit trois fois moins d'ions chrome(III) que d'ions fer(III).
Bonjour, merci pour votre réponse ! Oui je n'ai mis les questions précédentes et leur correction que pour le contexte, et dans le cas où la réponse a ma question s'y trouverait.
D'accord je comprend, mais je ne comprend pas comment on peut déduire ça, je ne trouve pas cette information dans l'énoncé... Est-ce que je dois le déduire de l'une des réponses précédentes, ou est-ce une connaissance a avoir ?
Merci beaucoup pour votre aide !
D'accord j'ai compris c'est bon ! Dans la 10.1 on trouve 2Cr3+ pour 6Fe3+, soit 3 fois plus. Je cherchais partout un 3, alors je n'ai même pas fait attention a l'équation bilan ... Merci beaucoup d'avoir pris le temps de m'aider ! Le stress de la dernière ligne droite fait faire des erreurs, mais je suis un peu plus prêt du but grâce à vous !
Cordialement,
Raaven
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