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Oxydo-réduction

L'équation d'une oxydoréduction s'écrit:
Ox1 + Réd2 = Ox2 + Réd1
Ox1/Réd1 et Ox2/Réd2
sont les couples oxydant-réducteur.


Exemple:

On ajoute un volume Vd = 10 mL d'une solution acidifiée de dichromate de potassium 2K+(aq+Cr2O72- (aq), de concentration Cd, à une solution de sulfate de fer (II) de volume Vo = 20 mL, contenant des ions Fe2+(aq) de consentration Co = 0.1 mol/L.

1) Les couples en question sont:

Fe3+(aq)/Fe2+(aq) ; Cr2O72-(aq)/Cr3+(aq)

Les demi-réactions correspondantes s'ecrivent:

Fe2+ ↔ Fe3+ + e-

Cr2O72- + 14H+ + 6e- ↔ 2Cr3+ + 7H2O

En multipliant les termes de la première demi-équation par 6, on obtient l'équation-bilan suivante :

Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O

Les ions Fe2+ ont été oxydés en ions Fe3+ et les ions Cr2O72-ont été réduits en ions Cr3+ :


2) Les ions dichromate se trouvent en défaut, C'est à dire qu'ils constituent le réactif limitant . Ainsi, ils disparaitront totalement à la fin de la réaction.

Il restera, par conséquent des ions Fe2+ en solution qui n'ont pas rèagi et procurent à la solution la couleur verte ou vert-pâle.

Autrement dit: Dans une solution de sulfate de fer II en milieu acide, la couleur orangée dues aux ions dichromates disparaît et la solution prend une teinte verte due aux ions Cr3+.


3) Versons ensuite une solution acidifiée de permanganate de potassium de concentration Cm = 2.10-2 mol/L

Pour avoir une solution de couleur violette, on ajoute un volume Vm = 10 mL de la solution permanganate.


3.1) Voici les l'équation-bilan de la réaction:

Les ions Fe2+ ont été oxydés en ions Fe3+ :

Fe2+ ↔ Fe3+ + e-

Les ions MnO4- ont été réduits en ions Mn2+:

MnO4- + 8H+ + 5e- ↔ Mn2+ + 4H2O

En multipliant les termes de la première demi-équation par 5 on obtient l'équation-bilan suivante :

5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O


3.2) On cherche Cd, la concentration de la solution de dichromate de potassium .

Nous partons de la formule:

Le nombre Nf des ions Fe2+ de départ est égal à la somme des nombres Nd des ions Fe2+ qui ont réagi avec le dichromate de potassium et de Nm des ions Fe2+ qui ont réagi avec la permanganate de potassium. Soit,

Nf = Nd + Nm , ou

Cf Vf = 6 x Cd Vd + 5 x Cm Vm

D'où: Cd = (Cf Vf - 5 Cm Vm)/6Vd

Cd = (Cf Vf - 5Cm Vm)/6Vd

Cd = (0.1 x 20 x 10-3 - 5 x 2 x 10-2 x 10 10-3)/ 6 x10 x 10-3
= (0.1 x 20 - 5 x 2 x 10-2 x 10)/ 6 x 10 = (2 - 1)/ 6 x 10 = 1/ 60 = 0.017 mol/L

Cd = 0.017 mol/L


Clarification:

Nous avons le volume Vm = 10 mL solution de permanganate de concentration Cm = 2.0 x 10-2 mol/L. Donc le nombre de mole de KMnO4 est de 2.0 x 10-2 x 10 x 10-3 = 2 x 10-4 mol/L = 0.2 millimole KMnO4.

Ces 0.2 millimole de KMnO4 doit servir pour réagir avec les ions Fe2+ en excès. Et cela correspond à 5 x 2 x 10-4 mol/L = 10-3 = 1 millimole de Fe2+, selon la réaction:

5Fe2+ + MnO4- + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

Tout au début, on a introduit 0.1 x 20 x 10-3 = 2 millimoles de Fe2+ dans une solution de dichromate de potassium. Il reste donc à la fin un excès de 1 millimole de Fe2+, cela signifie que la différence, donc 2 - 1 = 1 millimole de Fe2+ a servi à réagir avec le dichromate de potassium.

Or les ions Fe2+ détruisent 6 fois moins d'ions dichromate, selon la réaction:

Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ → 2Cr3+ + 6 Fe3+ + 7H2O

Donc la solution de dichromate contient 1/6 = 0.17 millimole d'ions dichromate. Dans un volume Vd = 10 mL, la concentration en dichromate est donc de 0.17 x 10-3 /10x 10-3 = 0.017 mol/L

Cd = 0.017 mol/L


Formule de la double réaction, en
utilisant le tableau d'avancement:

-- Abdurrazzak Ajaja
mars 2024