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

Étape 1: Conversion des volumes en litres

Pour travailler avec des concentrations, les volumes doivent être convertis en litres.

• Volume de l’échantillon d’eau : 50.0 mL = 0.050 L
• Volume de KMnO₄ utilisé : 15.0 mL = 0.015 L

Étape 2: Calcul du nombre de moles de KMnO₄ utilisées

La quantité de permanganate utilisée est déterminée par la formule :

\[ \text{Moles de KMnO₄} = \text{Concentration} \times \text{Volume} \] \[ \text{Moles de KMnO₄} = 0.02 \, M \times 0.015 \, L \] \[ \text{Moles de KMnO₄} = 0.0003 \, moles \]

Étape 3: Utilisation de la stœchiométrie pour trouver le nombre de moles de Fe²⁺

L’équation stœchiométrique montre que 1 mole de KMnO₄ réagit avec 5 moles de Fe²⁺.

\[ \text{Moles de Fe²⁺} = 5 \times \text{Moles de KMnO₄} \] \[ \text{Moles de Fe²⁺} = 5 \times 0.0003 \, moles \] \[ \text{Moles de Fe²⁺} = 0.0015 \, moles \]

Étape 4: Calcul de la concentration des ions fer (II) dans l’échantillon

La concentration de Fe²⁺ est calculée par rapport au volume initial de l’échantillon.

\[ \text{Concentration de Fe²⁺} = \frac{\text{Moles de Fe²⁺}}{\text{Volume de l’échantillon}} \] \[ \text{Concentration de Fe²⁺} = \frac{0.0015 \, moles}{0.050 \, L} \] \[ \text{Concentration de Fe²⁺} = 0.03 \, M \]

Réponse finale :

La concentration des ions fer (II) dans l’échantillon d’eau de source est de 0.03 M.

Explication complémentaire :

• Indicateur coloré : La titration est suivie visuellement grâce à la décoloration de la solution de permanganate. C’est un indicateur naturel de la fin de la réaction.
• Précision de la mesure : La précision dépend de la burette utilisée et de la capacité à déterminer le point final de la réaction, qui est indiqué par un changement de couleur net.

Analyse Quantitative de Fe²⁺ dans l’Eau de Source