SOS physique-chimie

bonjour,

je dois calculer la concentration d'une solution de H2O2 en mol.L-1, puis en volume.

nous avons dilué 5ml d'eau oxygénée dans une fiole de 100ml, puis nous avons mis dans un erlenmeyer de 100ml : 10ml d'eau oxygénée diluée + 30ml d'eau distillée + 10 ml d'une solution de H2SO4 à 0,5 mol.L-1 et nous avons effectué le dosage par une solution de KMnO4 à 0,02 mol.L-1.

on obtient un volume équivalent de 8,65 ml

on nous dit que la solution commerciale est de 10 volumes et le flacon de la solution commerciale est de 200ml.
on nous donne :
2H2O2 ---> 2H2O + O2(g)

2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ ----> 2Mn2+ + 5O2(g) + 8H2O

Alors j'ai compris que la solution est de 10 volume veut dire que 1L d'eau oxygénée libère 10L de dioxygène.
J'ai du calculer le volume à diluer ( qui est 5 ml ) pendant ce calcul j'ai trouvé un volume molaire de 22,4 .

ensuite , n(MnO4-)/2 = n (H2O2)/5 donc
[H2O2] =( 5 x C(KMnO4) x Veq) / (2 x V (eau oxy dil ) = ( 5 x 0,02 x 8,65.10^-3 ) / ( 2 x 10.10^-3 ) = 4,325.10^-2 mol.L-1 pour la solution diluée.
[H2O2] = 4,325.10^-2 / ( 5/100 ) = 8,65.10^-1 mol.L-1 car le coef de dilution est 5/100 mais la c'est la concentration des 5ml c'est bien ça ? pour répondre à la question il faut que je le passe en 1L ? mais je ne vois pas comment faire... le produit en croix donne des résultats aberrants.

si je calcul la valeur des fabricants pour les comparer par la suite :
n( O2) = ( P x V )/( R x T ) = (1 x 1) / (0,082 x 273,15) = 4,46.10^-2 mol
comme n ( O2) = n(H2O2)/2
n(H2O2) = 8,93.10^-2 mol
on veut la concentration pour 1L:
[H2O2] = 8,93.10-2 / 1 = 8,93.10-2 mol.L-1

et je ne comprends pas comment on fait une concentration en volume
je suis partie du tableau d'avancement xmax = n(H2O2)/2
donc n(O2) = xmax
V(O2) = n(O2) x Volume molaire
mais ça donne qu'un volume en non une concentration et si je prend c = n/ v ça redonne en mol.L-1

Merci

Bonjour Karine,

Vous avez une réaction de titrage et un volume à l'équivalence, volume de la solution de permanganate de potassium.
Pour la solution commerciale à 10 volumes, pourquoi utiliser cette donnée ?

Quelles sont exactement les questions posées ?

On attend votre réponse.

alors voici le sujet

Les solutions de peroxyde d'hydrogène, H2O2 (plus couramment appelée eau
oxygénée) étaient autrefois utilisées comme désinfectant cutané. Elles sont aujourd’hui plus
couramment employées pour décolorer les cheveux et les poils, blanchir les dents et les
ongles.
Sa concentration est exprimée en volume de O2(gaz), en litres, mesuré dans les
conditions normales de température et de pression, pouvant être dégagé par un litre d'eau
oxygénée d'après la réaction :

2H2O2 ---> 2H2O + O2(g)

Le but de la manipulation est de vérifier la concentration de la solution commerciale.
L'eau oxygénée sera dosée par colorimétrie, par une solution titrée de permanganate de
potassium, selon la réaction d’oxydoréduction :

2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ ---> 2Mn2+ + 5O2(g) + 8H2O


Mode opératoire :
il faut diluer la solution commerciale pour pouvoir réaliser le dosage dans de bonne conditions, sachant que :
la concentration indiquée sur le flacon de la solution commerciale est de 10 volumes
la solution diluée sera préparée dans une fiole jaugée de 100ml
le volume de la prise d'essai pour le dosage sera de 10ml
le dosage sera réalisé avec une solution de KmnO4 à 2,10^-2 M
le volume équivalent souhaité sera de l'ordre de 10ml
en déduire le volume de solution commerciale à prélever pour la dilution.

Dans un erlenmeyer de 100ml introduire 10 ml de la solution diluée, + 30 ml d'eau distillée et 10ml d'une solution de H2SO4 à 0,5 M. Effectuer le dosage par colorimétrie par KMnO4

Calculer la concentration de la solution de H2O2 en mol.L-1, puis en volume. Comparer le résultat obtenu à la valeur indiquée sur la solution commerciale.

donc pour effectuer la dilution j'avais trouvé 5 ml car :

PV= nRT
V = (1 x 0,082 x 273,15) / 1 = 22,4 L pour 1 mole de gaz
dans 10L on a n(O2) =4,46.10-1 mol
n(H2O2) = 2 n(O2) = 8,93.10^-1 mol
[H2O2]concentré = 8,93.10^-1 M

n(H2O2)dilué =( 5/2) x n(MnO4-) = 0,05 mol
[H2O2] dilué = 0,05 M
on sait que CmVm=CfVf donc [ H2O2]concentré x Vprise = [H2O2]dilué x Vfiole
donc Vprise = 5ml

voila après j'ai fais le dosage et pour les calculs j'ai commencé en faisant ma démarche précédente
merci

Bien.

Le but du TP est de vérifier la concentration commerciale, soit la concentration de 10 volumes.

On va reprendre le corrigé depuis le début :
Vous avez obtenu le volume à l'équivalence ve =8,65 mL.
La réaction de dosage est :
2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ ---> 2Mn2+ + 5O2(g) + 8H2O.

Vous avez établi que :
n(MnO4-)/2 = n (H2O2)/5.
Avec les données, que vaut la quantité de matière de H2O2 ?

A vous...

ah d'accord merci

alors maintenant
n(H2O2)= (2 x n(MnO4-) )/ 5 = (2 x C(MnO4-) x V (MnO4-) )/ 5 = (2 x 0,02 x 8,65.10^-3) / 5 = 6,92.10^-5 mol ?

Il y a une petite erreur :
Si n(MnO4-)/2 = n (H2O2)/5, alors :
n (H2O2) = (5*n(MnO4-))/2.

Refaire l'application numérique.

A vous...

ah oui merci je me suis trompée parce que j'ai fait 2CV= 5CV

alors n(H2O2 ) = (5*n(MnO4-))/2 = (5 x 0,02 x 8,65.10^-3) /2 = 4,325.10^-4 mol

ah oui c'est mieux en plus je trouvais que l'autre c'était vraiment petit

Bien. En tenant compte des nombres de chiffres significatifs, on a : n(H2O2)=4,3.10^-4 mol.

Cette quantité correspond à la quantité dosée, c'est-à-dire pour le volume de 10 mL.

Quelle est donc la quantité dans 100 mL ?
A vous ...

ba la je ne sais pas , je fais toujours un peu au hasard ça :

n(H2O2) = (100.10^-3 x 4,3.10^-4 ) / 10.10^-3 = 4,3.10-3 mol

mais je fais ça pour les concentration, les quantités de matière ... et des fois ça je fonctionne pas je crois que je suis perdue avec les dilutions je pense.
merci

C'est très bien.
Si dans 10 mL on a 4,3.10-4 mol, alors dans 100 mL (soit un volume 10 fois plus grand), on aura 10 fois plus, c'est-à-dire 4,3.10-4×10 =4,3.10-3 mol.

On continue donc et on va passer au calcul des concentrations.

On a n(H2O2) = 4,3.10-3 mol dans les 100 mL, quelle est donc la concentration en H2O2 dans cette solution diluée puis celle de la solution commerciale ?

A vous...

alors pour les concentration ça nous donne :

[H2O2]dilué = 4,3.10^-3 /100.10^-3 = 4,3.10^-2 mol.L ( pour 100ml diluée)

pour non diluée on se sert du facteur de dilution ?
pour la solution commerciale ça ferait :
[H2O2]= 4,3.10^-2 / ( 5/100) = 8,6.10^-1 mol.L ? ça c'est pour les 5ml

merci

Mais c'est très bien.
Vous trouvez donc que la concentration de la solution commerciale est de 0,86 mol/L.
Cette valeur étant la valeur expérimentale.

On va exploiter maintenant la valeur donnée par le fabricant, soit une solution à 10 volumes et on comparera par la suite les deux concentrations.

Une eau oxygénée titrant 10 volumes signifie que 1 L de cette eau oxygénée peut libérer 10 L de dioxygène dans les conditions normales de température et de pression.
1. Quelle sera donc la quantité de matière de O₂ libérée par un litre de solution ?
2. De l'équation-bilan 2H₂0₂→2H₂O+O₂ , en déduire la quantité de matière de H₂0₂.

A vous...

merci
Alors pour calculer la quantité de matière d'O2 libérée je fais
PV=nRT ---> n = (PV) / (RT) = (1 x 1) / (0,082 x 273,15 ) = 4,46.10^-2 mol

et comme
n(H2O2)/2 = n(O2 )
n(H2O2) = 4,46.10^-2 x 2 = 8, 93.10^-2 mol ?

La démarche est bonne, voire très bonne mais juste une erreur.
On a dit qu'une solution à 10 volumes libère 10 litres de O2, donc n(O2) = 10 L et non 1 L.
Par suite :
n = (PV) / (RT) = (1 x 10) / (0,082 x 273,15 ) = 4,46.10^-1 mol

et comme
n(H2O2)/2 = n(O2 )
n(H2O2) = 4,46.10^-1 x 2 = 8, 9.10^-1 mol , soit 0,89 mol/L (c'est ce que déclare le fabricant).

Vous trouvez expérimentalement 0,86 mol/L. La valeur indiquée est de 0,89 mol/L.
Ces deux valeurs sont proches.
Il faut calculer l'écart relatif (en pourcentage) entre ces deux valeurs puis conclure.

A vous...

ah oui j'ai compris comme on cherchait n(O2) on met le volume de O2 libéré . merci
Er =( (0.89 - 0.86)/0.89 ) x 100 = 3,37 %

on peut constater que notre valeur est relativement proche de celle indiquée par les fabricants, la différence peut être dut au fait qu'on dosage colorimétrique n'est pas très précis ou alors à un manque de précision dans le prélèvement de l'eau oxygénée.

mais maintenant je ne vois pas comment on procède pour une concentration en volume ? Il faut que je prouve expérimentalement que l'eau oxygénée libère 10L de dioxygène ?