DM de chimie ion dichromate

[Marie 1eS]

Bonsoir,
Voila un exercice d'un DM de chimie que j'ai a faire et il y a quelques questions sur lesquelles je bloque.
Voila ce que j'ai réussi a faire pour la question 1.
Merci d'avance.

1) J'ai mes couples d'oxydo-réduction et les demi-équations associées :
Cr2O72- / Cr3+ et CH3CHO/CH3CH2OH
Cr2O72- + 14H+ + 6e- --> 2Cr3+ + 7H20
CH3CHO + 2H+ + 2e- --> CH3CH2OH (x3)
Bilan : Cr2O72- + 8H+ + 3CH3CH2OH --> 2Cr3+ + 7H20 + 3CH3CHO
A partir de là j'ai calculé la concentration d'éthanol dans l'air :
t = 0,50/2000 = 2,5.10-4 g/L
J'en ais déduis la masse d'éthanol dans le tube
m = t x V = 2,5.10-4 x 1 = 2,5.10-4 g
J'en déduis la quantité de matière d'éthanol dans le tube
n = m x M CH3CH2OH = 2,5.10-4 x 46,0 = 5,4.10-6 mol
Je considère que c'est l'éthanol qui limite donc c'est xmax. Selon mon équation de réaction j'ai 3 moles d'éthanol donc je dois diviser par 3 pour avoir la quantité de matière d'une mole d'éthanol:
xmax = n/3 = 5,4.10-6/3 = 1,81.10-6 mol
La quantité de matière de de dichromate est donc selon mon équation:
n2 = xmax = 1,81.10-6 mol
Je calcule donc la masse de dichromate dans le tube
m2 = n2 x M Cr2O72- = 1,81.10-6 x 216,0 = 3,90.10-4 g
Cela me paraît un peu faible comme masse mais vu que c'est dans un tube...
Pour la question 2 j'ai besoin de la quantité de matière de dichromate calculé à la question 1 je crois.
Après je bloque un peu.
Merci d'avance de votre aide.

[SoS(29)]

Marie.
L'équation d'oxyde réduction est correcte.
La détermination d cela masse d'éthanol est correcte.
Par contre une erreur dans :

J'en déduis la quantité de matière d'éthanol dans le tube
n = m x M CH3CH2OH = 2,5.10-4 x 46,0 = 5,4.10-6 mol

Je suppose qu'il s'agit d'une étourderie, en effet la relation donnant la quantité de matière est \(n=\frac { m }{ M }\).
La démarche suivante est correcte même si la formulation est ambigu (phrase soulignée) et incomplète (mot en gras) :

Je considère que c'est l'éthanol qui limite donc c'est xmax. Selon mon équation de réaction j'ai 3 moles d'éthanol donc je dois diviser par 3 pour avoir la quantité de matière d'une mole d'éthanol:
xmax = n/3
La quantité de matière de de bichromate consommée est donc selon mon équation:
n2 = xmax
Je calcule donc la masse de dichromate dans le tube
m2 = n2 x M Cr2O72- =

Attention à la suite :

Cela me paraît un peu faible comme masse mais vu que c'est dans un tube...
Pour la question 2 j'ai besoin de la quantité de matière de dichromate calculé à la question 1 je crois.

Cette quantité correspond à un tiers des cristaux contenu dans le tube (d'après l'énoncé) ; donc pensez à multiplier par trois.
Pour la suite :
Les couples ox/red en présence sont : \({ Cr }_{ 2 }{ O }_{ 7 }^{ 2- }/{ Cr }^{ 3+ }\) et \({ As }_{ 2 }{ O }_{ 5 }/As\)
Vous devez écrire l'équation d'oxydoréduction au cours de laquelle \({ Cr }_{ 2 }{ O }_{ 7 }^{ 2- }\) est réduit en \({ Cr }^{ 3+ }\) alors qu'en même temps l'arsenic \(As\) est oxydé en \({ As }_{ 2 }{ O }_{ 5 }\).
Vous faites ensuite les calculs .
Pour la suite la réaction du bichromate avec l'eau est une réaction acide base.

[Marie 1eS]

Merci beaucoup de m'avoir répondu si vite.
Vous avez raison pour la quantité de matière d'éthanol j'ai fais une faute de frappe vu que j'ai bien fait le calcul n = m/M= 5,4.10-6 mol
J'ai ensuite multiplié la masse que j'avais trouvé par 3 et ça donne :
m = 3,90.10-4 x 3 = 1,17.10-3 g = 117 mg
Il y a 117 mg de dichromate de potassium dans le tube. Est- ce -que c'est correct ?

Ensuite pour la question 2 j'ai fait mes demi équations qui sont
2 As + 5 H2O = As2O5 + 10H+ + 10e- (x3)
Cr2O72- + 4H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O (x5)
Donc j'ai trouvé comme équation de réaction bilan :
6 As + 5 Cr2O72- --> 3 As2O5 + 10 H+ + 10 Cr3+ + 20 H2O
Je sais que la quantité de matière de dichromate est 1,81.10-6 mol (que j'ai calculé précédemment)
Je calcule ensuite la quantité de matière d'arsenic métallique introduit :
nAs = m / M As = 1,0 / 74,9 = 1,33.10-2 mol
J'ai fais mon tableau d'avancement et j'ai trouvé que c'était le dichromate de potassium qui était le réactif limitant donc que xmax valait :
xmax = nCr2O72- / 5 = 1,81.10-6 / 5 = 3,62.10-7 mol
J'ai réussi à calculer la masse d'arsenic formée :
m1 = 3xmax x M As2O5 = 3 x 3,62.10-7 x 229,8 = 2,49.10-4 g
Est-ce-que c'est juste jusque la ?
Par contre je ne vois pas comment calculer la masse nécessaire de dichromate pour consommer tout l'arsenic... Pourriez vous me donner une piste ?
Merci d'avance.

[SoS(24)]

Bonsoir Marie,
Pourquoi avoir modifié vos calculs ?
L'enchainement :
Je considère que c'est l'éthanol qui limite donc c'est xmax. Selon mon équation de réaction j'ai 3 moles d'éthanol donc je dois diviser par 3 pour avoir la quantité de matière d'une mole d'éthanol:
xmax = n/3 = 5,4.10-6/3 = 1,81.10-6 mol
La quantité de matière de de dichromate est donc selon mon équation:
n2 = xmax = 1,81.10-6 mol
Je calcule donc la masse de dichromate dans le tube
m2 = n2 x M Cr2O72- = 1,81.10-6 x 216,0 = 3,90.10-4 g me parait un peu maladroit mais les calculs sembles justes alors que votre modification est fausse.

[SoS(24)]

- En ce qui concerne la deuxième partie :
La demi équation :
Cr2O72- + 14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O (x5)
n'est pas équilibrée en ce qui concerne les ions H+
L'équation bilan ne l'est pas non plus.
Les calculs me semblent tout à fait correct.

- Pour la dernière question :
Le réactif limitant est As donc il faut calculer la nouvelle valeur de l'avancement en partant de : n(As) - xmax = 0 --> xmax = ?
Je vous laisse faire la suite.
Bon courage.



Par contre je ne vois pas comment calculer la masse nécessaire de dichromate pour consommer tout l'arsenic... Pourriez vous me donner une piste ?
Merci d'avance.

[Marie 1eS]

Bonsoir,
Je ne comprends pas pourquoi vous dites que ma modification est fausse ? Est-ce celle que j'ai fait lorsque j'ai fait une faute de frappe ? Il faut bien multiplier la masse par 3 vu que selon l'énoncé il n'y a qu'un tiers de remplis ? Je ne vois pas où j'ai fais une erreur... Pouvez vous me réexpliquer svp ?

Sinon pour la question 2 je viens de me rendre compte que je me suis complètement trompée !
J'ai donc refait mes demi équations et j'ai trouvé
2 As + 5 H2O = As2O5 + 10H+ + 10e- (x3)
Cr2O72- + 14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O (x5)
Donc cela me donne comme équation de réaction bilan :
6 As + 5 Cr2O72- + 40H+ --> 3 As2O5 + 10 Cr3+ + 20 H2O
Je ne dois pas prendre la quantité de matière de l'exercice 1, ce sont 2 réactions différentes...
Par contre je calcule bien ensuite la quantité de matière d'arsenic métallique introduit :
nAs = m / M As = 1,0 / 74,9 = 1,33.10-2 mol
Je refais mon tableau fais mon tableau d'avancement sauf que cette fois je ne calcule pas le réactif limitant vu que c'est l'arsenic qui doit être consommé entièrement c'est forcément lui le réactif limitant !
J'ai donc selon mon tableau d'avancement :
xmax = nAs / 6 = 1,33.10-2 / 6 = 2,22.10-3 mol
A partir de la je sais que selon les coefficients steochiométriques de mon équation, on a 6 moles d'arsenic qui réagissent avec 5 moles de dichromate.
J'ai donc la quantité de matière de dichromate nécessaire pour que tout l'arsenic réagisse :
n Cr2O72- = (5/6) nAs = 1,11.10-2 mol
J'en déduis la masse nécessaire pour que tout l'arsenic réagisse :
m = n Cr2O72- x M Cr2O72- = 2,394 g
Je peux donc calculer la masse d'arsenic formée :
m = 3xmax x MAs2O5 = 1,53 g
Je pense que c'est mieux comme ça. Quand dites vous ?

[SoS(30)]

Bonsoir,

Pour la première question, mon collègue Sos(24) a raison. La valeur trouvée pour xmax = n(ion dichromate) = 1,81.10-6 mol mais la valeur de votre masse est fausse car on vous demande la masse de dichromate de potassium et non pas celle des ions dichromate (recalculez la masse molaire).

E t je suis d'accord avec le fait que vous devez multiplier par 3 (car le trait est placé au 1/3 du tube).

[SoS(30)]

Pour la question 2) tout cela me semble parfait sauf, une nouvelle fois, le calcul de la masse à cause de la même erreur sur la masse molaire du dichromate de potassium. Cordialement.