Traitement de l'eau : oxydation des ions manganèse(II) en
dioxyde de manganèse.
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Le
manganèse ne présente pas de danger pour la santé humaine mais il donne
à l'eau une couleur noire et un goût désagréable. Sa concentration
molaire maximale autorisée est de 9,0* l0-7 mol.L-1.
On dispose d'une eau dont le concentration en ions manganèse Mn2+
est égale à 2,0 x l0-6 mol.L.
On souhaite oxyder ces ions en milieu acide par le permanganate de
potassium pour former du dioxyde de manganèse Mn02.
Pourquoi
cherche-t-on à oxyder des ions manganèse en dioxyde de manganèse dans
le traitement de l'eau ?
Le dioxyde de manganèse est un solide insoluble dans l'eau. Il pourra
être éliminer par décantation - filtration.
Déterminer
l'équation de la réaction d°oxydoréduction entre MnO4- et Mn2+.
Données : couples mis enjeu : MnO4-(aq)/Mn2+(aq)
et MnO2(s)/Mn2+(aq)
Oxydation de Mn2+(aq)
: Mn2+(aq)
+ 2H2O = MnO2(s)
+ 4H+ aq + 2e-. (1)
Réduction de MnO4-(aq)
+ 8H+aq + 5e- =Mn2+(aq) + 4H2O.
(2)
Faire 5 fois (1) + 2 fois (2) :
5Mn2+(aq) + 10H2O +2 MnO4-(aq)
+ 16H+aq + 10e- = 5MnO2(s) + 20H+
aq+ 10e-+ 2Mn2+(aq) + 8H2O.
Simplifier : 3Mn2+(aq) +2 MnO4-(aq)
+2H2O= 5MnO2(s) + 4H+aq.
On dose un volume V0
= 10 L de cette eau en chargée en ions Mn2+ par un volume V1=5.0
mL de
solution
de permanganate de potassium de concentration c =2.0x10-3
mol/L.
Définir
l'équivalence d'un titrage.
A l'équivalence les quantités de matière des réactifs sont en
proportions stoechiométriques. Avant l'équivalence, l'un des réactifs
est en excès, après l'équivalence, l'autre réactif est en excès.
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En déduire une
relation entre la quantité de matière n(Mn04-) versée et celle
dosée n(Mn2+).
3 moles d'ion Mn2+(aq) réagissent
avec 2 moles d'ions MnO4-(aq)
1,5
moles d'ion Mn2+(aq) réagissent
avec 1 mole d'ions MnO4-(aq).
n(Mn2+)
= 1,5 n(Mn04-).
Déterminer la
concentration en ions C(Mn2+) oxydé
dosés.
n(Mn2+)
oxydé= C(Mn2+) V0 ; n(Mn04-)
= c V1.
C(Mn2+) V0
=1,5 c V1.
C(Mn2+)oxydé
=1,5 c V1 / V0 = 1,5
*2,0 10-3 * 5,0 10-3 / 10 = 1,5,0 10-6
mol/L.
Le traitement de l'eau par l'ion permanganate permet d'oxyder 1,5,0
10-6 mol/L d'ion manganèse (II).
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En déduire celle des
ions C(Mn2+)restant restants
après traitement.
Concentration initiale en ion Mn2+ : 2,0* l0-6 mol.L-1.
Quantité de matière d'ion manganèse (II) traitée par litre d'eau : 1,5 10-6
mol/L.
Quantité de matière d'ion
manganèse (II) restant par litre d'eau : 2,0* l0-6 -
1,5,0 10-6 = 5,0 10-7 mol/L.
Conclure quant à la
conformité de l°eau après traitement.
Cette
valeur est inférieure à la teneur maximale autorisée : l'eau est
conforme à cette norme.
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