Un comprimé de fer contient du sulfate de fer(II)

Exercice de TD · niveau 3 (difficile) · chimie (première), chapitre 5 — Titrages colorimétriques · Contrôle qualité et protocole

Énoncé

Un comprimé de fer contient du sulfate de fer(II). On le dissout dans une fiole jaugée de $100, 0$ mL d'eau acidifiée. On prélève $V_{0} = 20, 0$ mL que l'on titre par du permanganate à $C_{T} = 1, 00 \times 1 0^{- 2} mol / L$ ; la teinte rose persiste à $V_{E} = 5, 7$ mL.

Calculer la masse de fer du comprimé ( $M_{Fe} = 55, 8 g / mol$ ) et comparer à l'étiquette : « $80$ mg de fer élément ».
Pourquoi faut-il acidifier avant de titrer ?

Corrigé

1. Réaction support : $MnO X_{4} X^{-} + 8 H X^{+} + 5 Fe X^{2 +} Mn X^{2 +} + 4 H X_{2} O + 5 Fe X^{3 +}$ .

$n (MnO X_{4} X^{-}) = 1, 00 \times 1 0^{- 2} \times 5, 7 \times 1 0^{- 3} = 5, 7 \times 1 0^{- 5} mol,$

$n (Fe X^{2 +})_{pr e ˊ lev e ˊ} = 5 \times 5, 7 \times 1 0^{- 5} = 2, 85 \times 1 0^{- 4} mol .$

Le prélèvement représente $\frac{20 , 0}{100 , 0} = \frac{1}{5}$ de la fiole, donc le comprimé contient $5 \times 2, 85 \times 1 0^{- 4} = 1, 43 \times 1 0^{- 3}$ mol de fer, soit

$m = 1, 43 \times 1 0^{- 3} \times 55, 8 = 7, 9 \times 1 0^{- 2} g = 79 mg .$

Conforme aux $80$ mg annoncés (écart $\approx 1 %$ ).

2. La demi-équation du permanganate fait intervenir $8 H X^{+}$ : sans milieu acide, la réduction ne conduit pas à $Mn X^{2 +}$ mais à un précipité brun de $MnO X_{2}$ , selon une autre demi-équation (à $3$ électrons). La réaction support ne serait plus ni unique ni celle qu'on a écrite, et le dépôt brun masquerait le virage.

Contrôle : deux facteurs $5$ interviennent ici pour des raisons différentes — l'un vient de la stœchiométrie ( $5$ ions fer par ion permanganate), l'autre du rapport des volumes ( $100, 0/20, 0$ ). Les confondre, ou n'en appliquer qu'un, est l'erreur la plus fréquente de cet exercice.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.