consommés violet à l’incolore tous les ions permanganate

1/11 Exercice 3 : (spécialité) (7,5 points): L’indice permanganate

Pour analyser la qualité d’un prélèvement d’une eau de mare, on mesure son indice permanganate, c'est-à-dire la masse d’oxygène O consommée par les matières organiques contenues dans 1,00 L d’eau. Pour cela on réalise les 3 étapes suivantes :

Etape 1 : A un prélèvement de V = 100 mL d’eau de mare, on ajoute en excès de l’acide sulfurique concentrée et un volume V1 = 20,0 mL d’une solution de permanganate de potassium (K+(aq) + MnO4- (aq) ) de concentration c1 = 2,0x10^-3 mol.L^-1 et on porte le tout à ébullition douce pendant 10 minutes.

Etape 2 : On réduit tous les ions permanganate restant avec l’ajout d’un volume V2 = 20,0 mL d’une solution d’oxalate de sodium (2Na+(aq) + C2O42-(aq) ) de concentration c2 = 5,00x10^-3 mol.L^-1.

Etape 3 : On dose « en retour » les ions oxalate en excès à l’aide de la solution de permanganate de potassium de concentration c1 = 2,0x10^-3 mol.L^-1

Données : les couples oxydant/réducteur mis en jeu sont : et Seul les ions permanganates sont colorés (violet)

MO = 16 g.mol^-1

1. Après la première étape, les composés organiques contenus dans l’eau de la mare, sont entièrement oxydés par les ions permanganates. En admettant que 2 ions permanganate consomme 5 oxygène provenant des composés organiques, donnée une expression littérale de la quantité d’ions

permanganate restant à la fin de l’étape 1 (n1restant) en fonction de la quantité de matière initiale d’ion permanganate n1 et de la totalité des quantités de matière d’oxygène provenant des composés

organiques n0.

2. Ecrire les demi-équations électronique correspondantes à l’étape 2 et en déduire l’équation de la réaction.

L’équation de la réaction de l’étape 2 est donc :

3. Préciser et justifier le changement de couleur lors de l’étape 2.

La solution passe du

violet à l’incolore

tous les ions permanganate

consommés

2/11 4. Donner une expression littérale de la quantité de matière d’ion oxalate restant à la fin de l’étape 2 (n2restant ) en fonction de n0, n1 et n2 (n2 : quantité d’ion oxalate initiale ajoutée dans l’étape 2).

5. écrire la réaction de dosage de l’étape 3

6. Comment repère-t-on l’équivalence ?

On repère l’

équivalence

passe de l’incolore au violet persistant

7. Donner une expression littérale de la quantité de matière d’oxygène provenant des composés organiques n0 en fonction de n1, n2 et de la quantité de matière d’ion permanganate versée à l’équivalence nEq.

A l’

équivalence

réactifs

introduits

proportion stœchiométrique

3/11 8. Donner cette expression en fonction de c1, V1, c2, V2 et VEq.

9. Le volume versé à l’équivalence est de VEq = 17 mL. Calculer la masse d’oxygène provenant des composés organiques de l’échantillon mOx.

AN : c1 = 2,0x10^-3 mol.L^-1 c2 = 5,00x10^-3 mol.L^-1 V1 = 20 mL V2 = 20 mL VEq = 17 mL

10. En déduire l’indice permanganate de l’eau de mare.

Pour 1 litre : IP = 10xm

IP= 13,6 mg

11. L’eau est potable si son IP est inférieur à 5 mg par litre. L’eau de mare est-elle potable ?

IP est supérieur à 5 mg

n’est pas potable