On souhaite déterminer par un dosage conductimétrique, la quantité de matière OH^- présente dans 1 L de déboucheur d'évier. La concentration de l'acide chlorhydrique utilisé est C_A = 0,36 mol.L^-1 .

a)Donnez l'équation-bilan du dosage entre les ions OH^- du déboucheur et les ions H₃O⁺ de la solution d'acide chlorhydrique .

c)Déduire du graphe le volume V_eq à l'équivalence et calculer la quantité de matière n(H₃O⁺) introduite à l'équivalence .

d)Etablir un tableau d'avancement des réactifs à l'équivalence : on notera n(H₃O⁺) la quantité d'ions hydronium et n(OH^-) la quantité d'ions hydroxyde introduites (état initial) . L'avancement maximal à l'équivalence sera noté X_m = X_eq .

e)En justifiant clairement votre réponse , en déduire une expression littérale simple entre n(H₃O⁺) et n(OH^-) .

f)En déduire la concentration C_S,b en ions OH^- de la solution S .

g)Calculer la concentration C_B en ions OH^- du déboucheur .

1 - (Fe³⁺/Fe²⁺)

2- (MnO₄^-/ Mn²⁺)

3- (Cr₂O₇^2-/Cr³⁺)

4- (H₂O₂/ O₂)

c)Ecrire la réaction d'oxydo-réduction entre les ions fer II Fe²⁺ et les ions permanganate MnO₄^-

d)Quelles sont les couleurs des ions MnO₄^- et des ions Mn²⁺ ?

d)En déduire brièvement le mode opératoire qui permet de doser une solution d'ions Fe²⁺ de concentration inconnue par une solution de permanganate de potassium de titre connu (les ions K⁺ sont incolores et la solution d'ions Fe²⁺ est très légèrement verdâtre) .

a)Indiquez sur le schéma , par deux flèches , le sens conventionnel du courant dans les dipôles D₁ et D₂ . Justifiez votre réponse .

b)Quel est le signe de la tension algébrique U_PN ? Représentez sur le schéma cette tension par une flèche .

c)Les ampèremètres (A) et (A₁) , le voltmètre(V) indiquent des valeurs positives . Complétez le schéma en indiquant les positions des bones "COM" de ces appareils .

d)L'ampèremètre (A) indique 1 A , l'ampèremètre (A₂) indique - 400 mA . Quelle est la valeur indiquée par l'ampèremètre (A₁) ?

I/Dosage d'un déboucheur d'évier :

1)fiole jaugée :

2-a) H₃O⁺ + OH^- --------> 2H₂O

2-b)L'équivalence est atteinte lorsque les réactifs ont été mélangés dans les proportions stoechiométriques de l'équation-bilan , c'est à dire , ici , lorsque n(n(OH^- initial) = n(H₃O⁺ versés ).

2-c)A l'équivalence , la conductivité est minimale (voir TP C10) : le graphe donne V_eq = 3 mL et donc n(H₃O⁺ versés) = C_aV_eq = 0,36*3 10^-3 = 1,08 10^-3 mol .

2-d)

2-e)La réaction de dosage étant totale et les réactifs ayant étant mélangés dans les proportions stoechiométriques de l'équation-bilan ( équivalence) , il ne reste plus de réactifs à l'état final et par conséquent : n(H₃O⁺) - X_eq=0 et n(OH^-) - X_eq = 0 . En éliminant X_eq de ces deux équations , nous obtenons : n(H₃O⁺) = n(OH^-)

2-f)De l'égalité précédente , nous déduisons : C_a V_eq = C_b,s V_b avec V_b= 0,4 L , d'où C_b,s = 1,08 10^-3/0,4 = 2,7 10^-3 mol.L^-1 .

2-g)Le déboucheur ayant été dilué 200 fois , la concentration en soude du déboucheur est C_B= 0,54 mol.L^-1 .

a) 1 - Fe³⁺ + e^- = Fe²⁺

2 ^- MnO₄^- + 8 H⁺ + 5e^- = Mn²⁺ + 4H₂O

3- Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e^- = 2Cr³⁺ + 7H₂O

4- O₂ + 2H⁺ + 2e^- = H₂O₂

b)L'oxydant capte des électrons .

1 - Fe³⁺ ; 2- MnO₄^- ; 3- Cr₂O₇^2- ; 4 - O₂

c)MnO₄^- + 8 H⁺ + 5e^- = Mn²⁺ + 4H₂O

Fe²⁺ = Fe³⁺ + e^- | x 5

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MnO₄^- + 8H⁺ + 5Fe²⁺ --------> Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O

d)Les ions MnO₄^- sont violets et les ions Mn²⁺ sont incolores .

e)On verse un volume déterminé de la solution d'ions Fe²⁺ dans un bécher : la solution a alors une teinte verdâtre .

La solution de permanganate de potassium dont la concentration molaire est connue est versée dans la burette graduée .

On verse de la solution de permanganate de potassium dans le bécher . Comme les ions MnO₄^- réagissent immédiatement avec les ions Fe²⁺ , la solution contenue dans le bécher reste verdâtre (les ions MnO₄^- violets ont été transformés en ions Mn²⁺ incolores) .

Si on continue à verser des ions MnO₄^- dans le bécher , lorsque tous les ions Fe²⁺ auront réagi (équivalence) , les ions MnO₄^- versés au-delà de l'équivalence et qui ne peuvent plus réagir , vont "imposer" leur coloration violette à la solution contenue dans le bécher . Autrement dit l'équivalence est atteinte dès que la coloration violette (à une goutte près) de la solution contenue dans le bécher persiste .

a)Les sens conventionnels des courants I₁ et I₂ sont représentés sur le schéma ci-dessus : A l'extérieur du générateur , le courant va du pôle positif vers le pôle négatif

b)U_PN = V_P - V_N >0 : les potentiels diminuent lorsqu'on parcourt le circuit en passant du pôle positif au pôle négatif du générateur (voir TP 7). U_PN est représentée sur le schéma .

c)Les bornes COM sont indiquées par " * " :

* Un ampèremètre mesure i_A,com (valeur positive lorsque le courant "rentre" par la borne A) (voir TP6)

* Un voltmètre mesure U_v,com (valeur positive lorsque le potentiel de la borne "V" est plus élevé que celui de la borne "COM") (voir TP6) .

d)Nous appliquons la loi au noeud K : la somme des courants qui entrent au noeud est égale à la somme des courants qui sortent du noeud : I=I₁ + I₂ avec I₂ = 400 mA et donc I₁=600 mA .