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L'eau
oxygénée commerciale est une solution aqaeuse de peroryde d'hydrogène
utilisée comme antiseptique, pour l'entretien des lentilles de contact
ou comme agent de blanchiment
Le peroryde d'hydrogène H2O2 intervient dans deux
couples oxydant-réducteur :
H2O2
aq /H2O(l) et O2(g)
/H2O2 aq.
Le peroxyde d'hydrogène est capable dans certaines conditions de se
dismuter, c'est-à-dire de réagir sur lui même selon l'équation de
réaction suivante : 2H2O2 aq-->
O2 (g)+ 2H2O(l). (1)
Cette réaction est lente à température ordinaire mais sa vitesse peut
être augmentée en présence d'un catalyseur.
Étude
de la réaction de dismutation.
Écrire
les deux demi.équations d'oxydoréduction des deux couples auxquets le
peroryde d'hydrogène appartient.
Réduction : H2O2 aq +2H+aq
+ 2e- =2H2O(l)
Oxydation : H2O2
aq =2H+aq + 2e- +O2 (g)
Recopier
et compléter le tableau d'évolution du système.
état
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avancement
(mol)
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2H2O2
aq |
=2H2O(l) |
+O2 (g) |
initial
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0
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n0
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solvant |
0
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en
cours
|
x
|
n0-2x
|
x
|
fin
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xmax
|
n0-2xmax |
xmax |
Détermination
de la concentretion initiale de la solution de peroryde d'hydrogène.
L'eau oxygénée du commerce se présente en flacons opaques afin d'éviter
que la lumière favorise la transformation chimiqre précédenle. Le
flacon utilisé dans cette étude porte Ia mentiention suivante : eau
oxygénée à 10 volumes.. Cette indication est appelée titre de l'eau
oxygénée.
Par défnition, le titre est le volume de dioxygène (exprimé en litres)
libéré par un litre de solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène suivant
la réaction de dismutation dans les conditions normales de température
et de pression. On considérera, en première approximation que les
conditions de l'expérience sont assimilables aux conditions normales.
On souhaite vérifier l'indication donnée sur le flacon concenant le
titre de l'eau oxygénée de la solution commerciale utilisée.
Par définition du titre de l'eau oxygénée, quel volume de
dioxygène V(O2) serait libéré par
un volume V=1,0 L de solution commerciale au cours de la dismutation
?
V(O2)
= 10 L
Calculer
la quantité de matière de dioxygène n(O2) formée au cours de
cctte transformation. Vm
= 25 L/mol.
n(O2) = V(O2)
/ Vm = 10 / 25 =0,40 mol.
La transformation précédente étant considérée comme totale, vérifier à l'aide du
tableau d'avancement que la concentration théorique en peroryde
d'hydrogène notée [H2O2]th =0,80
mol/L.
n0 = 2 xmax =2* 0,40 = 0,80 mol dans un litre de
solution.
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Détermination
de la valeur réelle de la concentration en eau oxygénée.
Pour vérifier la valeur de la concentration précédente, on réalise le
titrage d'un volune V0 =10,0 mL de cette solution par
une solution acidifiée de permanganate de potassium de concentration en
soluté c1 = 0,20 mol/L.
On donne les couples oxydoréducteurs intervenant : MnO4- aq / Mn2+aq
et O2(g) /H2O2
aq. Le volume de solution de permanganate versé pour atteindre
l'équivalence est VE = 14,6 mL. L'équation de la réaction de
titrage est la suivante :
2 MnO4- aq+ 6H+
aq+5H2O2 aq--> 2 Mn2+aq+ 5O2
(g)+8H2O(l). (2)
L'ion permanganate MnO4-
aq donne une solution violette aux solutions qui le
contiennent.
Comment
l'équivalence est-elle repèrée au cours du titrage ?
Avant l'équivalence, dans le becher, l'ion permanganate est en défaut
et la solution est incolore.
Après l'équivalence, l'ion permanganate est en excès et la solution est
violette.
L'équivalence est repérée par ce changement de teinte.
Ecrire la relation
entre la quantité initiale de peroxyde d'hydrogène se trouvant dans le
becher n0 et la quantité
d'ions permanganate néq introduits dans le
becher à l'équivalence.
D'après les coefficients de (2) : n0 = 2,5
néq.
Exprimer la
concentration en peroxyde d'hydrogène en fonction de C1, V0 et VE.
n0 =[H2O2
aq] V0 ; néq = C1VE ; n0
= 2,5 néq d'où : [H2O2 aq] = 2,5 C1VE/ V0.
Montrer
que [H2O2
aq] =0,73 mol/L.
[H2O2 aq] = 2,5*0,20 *14,6 / 10,0 =0,73 mol/L.
Comparer
avec la valeur théorique et conclure.
Ecart relatif : (0,8-0,73 / 0,8 ~0,09 ( 9 %).
Cette valeur est trop grande pour être expliquée uniquement par des
erreurs de manipulation. L'eau oxygénée s'est en partie dismutée.
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