Aurélie 03/04/08
 

 

permanganate et acide oxalique ; magnésium et acide chlorhydrique

 concours kiné Berck 2008.

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permanganate de potassium.

Texte : on a préparé une solution de permanganate de potassium par dissolution de 12,9 g de permanganate de potassium solide KMnO4 dans 500 mL d'eau distillée. La concentration molaire en soluté apporté de la solution de permanganate de potassium est notée C0.

Cette solution est conservée plusieurs mois dans un local ensoleillé. On effectue alors un titrage de 10,0 mL de cette solution , par une solution aqueuse d'acide oxalique H2C2O4 de concentration en soluté apporté C= 0,200 mol/L.

Il faut verser VE= 16,5 mL de cette solution d'acide oxalique pour obtenir l'équivalence.

La concentration molaire en soluté apporté de la solution de permanganate de potassium, au moment du titrage est notée C1.

On définit la variation relative, exprimée en %, de la concentration de la solution de permanganate par h =|C1-C0|/C0.

M(KMnO4) = 158 g/mol. Couples redox : MnO4-/ Mn2+ et CO2 /H2C2O4.

Analyse :

Equation du titrage :

2 fois { MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4 H2O } L'oxydant MnO4- se réduit.

5 fois { H2C2O4 = 2 CO2 + 2H+ + 2e-} Le réducteur H2C2O4 s'oxyde.

5H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+ = 10 CO2 + 2Mn2++ 8H2O.

Question relative à la variation relative (%) de la concentration de la solution initiale de permanganate de potassium.

(10,2 ; 12,4 ; 15,1 ; 17,1 ; 19,2 ; aucune réponse exacte)


A l'équivalence, les quantités de matière des réactifs mis en présence sont en proportions stoechiométriques.

2 n(H2C2O4) = 5 n(MnO4- )

n(MnO4- ) = 0,4 n(H2C2O4)

 


n(H2C2O4) = C VE = 0,2*16,5 10-3 = 3,3 10-3 mol.

n(MnO4- ) = 0,4 n(H2C2O4) = 0,4*3,3 10-3 =1,32 10-3 mol dans la prise de 10 mL

d'où C1 = 1,32 10-3 / 0,01 = 0,132 mol/L.

Quantité de matière initiale de KMnO4 = masse (g) / masse molaire (g/mol)

n0 = 12,9/158 = 8,165 10-2 mol dans 0,5 L.

d'où C0=8,165 10-2 /0,5 =0,163 mol/L.

h =|C1-C0|/C0 = |0,132-0,163| / 0,163 =0,19 =19,0 %.

 





magnésium et acide chlorhydrique.

Texte : Un flacon contient V= 20,0 mL d'acide chlorhydrique tel que C= 0,100 mol/L. On introduit rapidement dans ce flacon un morceau de magnésium de longueur L= 2,10 cm. Le flacon est hermétiquement fermé et la pression du gaz à l'intérieur du flacon est mesurée à l'aide d'un pressiomètre.

Les ions oxonium sont introduits en excès et la réaction est totale.

On note P0 = 1012 hPa, pression initiale des gaz dans le flacon

V = 230 mL volume de la phase gazeuse dans le flacon.

Pf = 1107 hPa, pression finale des gaz dans le flacon

température constante égale à 20,0 °C.

Le dihydrogène est insoluble dans l'eau ; R = 8,31 J K-1 mol-1.

couples oxydant / réducteur : Mg2+ aq/Mg(s) et H3O+aq/H2(g)

Analyse :

Question relative l'équation de la réaction.

Oxydation du magnésium : Mg(s) = Mg2+ aq + 2e-.

Réduction de H3O+aq : 2 H3O+aq + 2e- = H2(g) + 2H2O

Mg(s) +2 H3O+aq= Mg2+ aq +H2(g) + 2H2O.

Question relative la quantité de matière de dihydrogène.

La différence de pression est due au dégagement de dihydrogène

n(H2) = DP V/(RT).

DP =(1107-1012)*100 =9,5 103 Pa ; V = 2,3 10-4 m3 ; T = 273+20 = 293 K.

n(H2) = 9,5 103* 2,3 10-4 /(8,31*293) =8,974 10-4 mol = 897 mmol.

Question relative la concentration finale des ions magnésium.

n(Mg2+aq) = n(H2 )= 8,974 10-4 mol dans 0,02 L

[Mg2+aq]f = 8,974 10-4 /0,02 =4,49 10-2 mol/L= 44,9 mmol/L.

Question relative la masse linéique du ruban de magnésium. Mg : 24,3 g/mol.

n(Mg) = n(H2 )= 8,974 10-4 mol

masse = 8,974 10-4 *24,3 = 2,18 10-2 g = 21,8 mg pour 2,10 cm de long.

masse linéique : 21,8/2,1 = 10,4 mg cm-1.




Question relative au pH final.

Quantité de matière initiale d'ion oxonium : CV = 0,1*20 10-3 = 2 10-3 mol.

Qté de matière d'ion oxonium ayant réagi : 2*8,974 10-4 = 1,795 10-3 mol.

Quantité de matière d'ion oxonium restant : (2-1,795) 10-3 = 2,05 10-4 mol dans 0,02 L.

[H3O+aq]fin = 2,05 10-4 /0,02 = 1,026 10-2 mol/L.

pHfin = - log [H3O+aq]fin =-log 1,026 10-2 = 1,99.





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