Analyse Quantitative de Fe²⁺ dans l’Eau de Source
Comprendre l’Analyse Quantitative de Fe²⁺ dans l’Eau de Source
Dans un laboratoire de chimie analytique, un technicien doit déterminer la concentration en ions fer (II) dans un échantillon d’eau de source. Pour cela, il utilise une solution de permanganate de potassium (KMnO₄) comme titrant. La réaction d’oxydoréduction entre le permanganate de potassium et les ions fer (II) peut être suivie colorimétriquement car le permanganate de potassium est violet en solution aqueuse, et la solution devient incolore lorsqu’elle est entièrement réduite.
Données fournies :
- Volume de l’échantillon d’eau de source à analyser : 50.0 mL
- Concentration de la solution de permanganate de potassium (KMnO₄) : 0.02 M
- Volume de KMnO₄ utilisé à la titration : 15.0 mL
- Équation de la réaction : \( 5 Fe^{2+} + MnO_4^- + 8 H^+ \rightarrow 5 Fe^{3+} + Mn^{2+} + 4 H_2O \)
Question :
Calculer la concentration des ions fer (II) dans l’échantillon d’eau de source.
Correction : Analyse Quantitative de Fe²⁺ dans l’Eau de Source
1. Calcul du nombre de moles de KMnO\(_4\) utilisées
On détermine d’abord le nombre de moles de permanganate de potassium (KMnO\(_4\)) consommées lors de la titration en utilisant la formule de la concentration.
Formule :
\[ n(\text{KMnO}_4) = C(\text{KMnO}_4) \times V(\text{KMnO}_4) \]
Données :
- Concentration de KMnO\(_4\) : 0.02 M
- Volume de KMnO\(_4\) utilisé : 15.0 mL
Calcul :
1. Conversion du volume en litres :
\[ V = 15.0\, \text{mL} = \frac{15.0}{1000} = 0.015\, \text{L} \]
2. Calcul du nombre de moles :
\[ n(\text{KMnO}_4) = 0.02\, \text{mol/L} \times 0.015\, \text{L} \] \[ n(\text{KMnO}_4) = 0.0003\, \text{mol} \]
2. Détermination des moles de Fe\(^{2+}\) par la stœchiométrie de la réaction
La réaction d’oxydoréduction est donnée par :
\[ 5\, \text{Fe}^{2+} + \text{MnO}_4^- + 8\, \text{H}^+ \rightarrow 5\, \text{Fe}^{3+} + \text{Mn}^{2+} + 4\, \text{H}_2\text{O} \]
D’après l’équation, 1 mole de KMnO\(_4\) réagit avec 5 moles de Fe\(^{2+}\).
Formule :
\[ n(\text{Fe}^{2+}) = 5 \times n(\text{KMnO}_4) \]
Données :
- \(n(\text{KMnO}_4) = 0.0003\, \text{mol}\) (calculé précédemment)
Calcul :
\[ n(\text{Fe}^{2+}) = 5 \times 0.0003\, \text{mol} \] \[ n(\text{Fe}^{2+}) = 0.0015\, \text{mol} \]
3. Calcul de la concentration des ions Fe\(^{2+}\) dans l’échantillon
La concentration des ions Fe\(^{2+}\) se calcule en divisant le nombre de moles de Fe\(^{2+}\) par le volume de l’échantillon (converti en litres).
Formule :
\[ C(\text{Fe}^{2+}) = \frac{n(\text{Fe}^{2+})}{V(\text{échantillon})} \]
Données :
- \(n(\text{Fe}^{2+}) = 0.0015\, \text{mol}\)
- Volume de l’échantillon : 50.0 mL \(= \frac{50.0}{1000} = 0.050\, \text{L}\)
Calcul :
\[ C(\text{Fe}^{2+}) = \frac{0.0015\, \text{mol}}{0.050\, \text{L}} = 0.03\, \text{M} \]
Conclusion
La concentration en ions fer (II) dans l’échantillon d’eau de source est 0.03 M.
Analyse Quantitative de Fe²⁺ dans l’Eau de Source
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