TP de chimie n° C8 : Méthode de Winkler

Correction TP de Chimie n°C8 2016/2017

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TP de chimie n° C8 : Méthode de Winkler

I. Etude expérimentale et interprétation.

1. Première étape.

2. Diagramme potentiel pH de l’eau et du manganèse.

Dans Mn²⁺ : no(Mn) = II ; dans Mn³⁺ : no(Mn) = III ; dans Mn(OH)2 : no(Mn) = II ; dans Mn(OH)3 : no(Mn) = III

Les espèces Mn(OH)2 et Mn(OH)3 apparaissent plutôt en milieu basique (précipité avec HO^- ) - La frontière (1) correspondant au couple O2(g)/H2O(l). Dans O2 : no(O) = 0 et dans H2O : no(O)

= -II

Domaine de O2 au-dessus de la frontière (1) et H2O en dessous. Ce n’est pas une horizontale car l’équation de la droite est fonction du pH puisque la demi-équation redox met en jeu des ions H⁺ :

O2(g)+ 4 H⁺(aq) + 4e^-= 2 H2O(l) - Dans I2 : no(I) = 0 et dans I^- : no(I) = -I.

Domaine de I2 au-dessus de la frontière (2) et I^- en dessous . C’est une horizontale car l’équation de la droite n’est fonction pas du pH puisque la demi-équation redox ne met pas en jeu d’ ions H⁺ :

I2(aq) + 2 e ^-= 2 I^-(aq) 3. Interprétation :

- Précipitation de l’hydroxyde de manganèse (II) à l’aide de la soude : Mn²⁺(aq) + 2 HO^-(aq) = Mn(OH)2(s)

- La réaction n’est possible que si le potentiel du couple O2/H2O est supérieur à celui du couple mettant en jeu l’élément manganèse donc d’après le graphe, il faut que le pH soit supérieur à environ 6,5.

- demi-équations :

O2(dis)+ 4 H⁺(aq) + 4e^-= 2 H2O(l) et Mn(OH)3(s) + H⁺(aq) + e^-= Mn(OH)2(s) + H2O(l) Equation globale :

O2(dis) + 4 Mn(OH)2(s) + 2 H2O(l) = 4 Mn(OH)3(s)

- On forme 4 fois plus d’hydroxyde de Manganèse qu’on ne consomme de dioxygène donc : nMnOH3 = 4 nO2

- Cinétique : on s’assure ainsi que tout l’oxygène dissous aura réagi 4. Deuxième étape :

- En milieu acide, il y aura des ions Mn³⁺ (provenant de Mn(OH)3) et des ions Mn²⁺ ( excès provenant du chlorure de manganèse (II) introduit).

- Réaction entre les ions iodures I^- et les ions Mn³⁺ :

2 Mn³⁺(aq) + 2 I^-(aq) = 2 Mn²⁺(aq) + I2(aq) - On a donc nI2 = nMn / 2 soit : nI2 = 2 nO2

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5. Troisième étape :

- Réaction entre le diiode et les ions thiosulfate

I2(aq) + 2 S2O32-(aq) = 2 I^-(aq) + S4O62-(aq)

- A l’équivalence : C0Veq = 2 C1V1. - On conclut : C₁=C₀V_eq

2V₁ . Comme nI2 = 2 nO2 , alors la concentration en dioxygène est :

C_O2 =C₁

2 =C₀V_eq 4V₁

Mn²⁺

Mn³⁺

Mn(OH)3

Mn(OH)2

I2

I^- O2

H2O