Correction Bac – Ministère – Etude des ions fer d'un vin
I ) Origine des ions fer dans le vin :
Fe(s) = Fe2+(aq) + 2 e- et 2 H3O+(aq) + 2 e- = H2 (g) + 2 H2O(l)
Fe(s) + 2 H3O+(aq) = Fe2+(aq) + H2 (g) + 2 H2O(l)
Fe2+(aq) = Fe3+(aq) + e- et O2 (aq) + 4 H3O+(aq) + 4 e- = 6 H2O(l)
4 Fe2+(aq) + O2 (aq) + 4 H3O+(aq) = 4 Fe3+(aq) + 6 H2O(l)
II ) Réalisation des solutions étalon :
1) c1(Fe3+) = t1(Fe3+) / M(Fe) = 0,2 / 55,8 = 3,6.10-3 mol.L-1
n(Fe3+) = 2 n(alun) (d'après la formule de l'alun)
m(alun) = n(alun) . M(alun) = (n(Fe3+) / 2) . M(alun) = 1,8.10-3 x 964 = 1,7 g
2) calcul du volume V1 de solution S à prélever pour préparer 500 mL de solution S0 :
Lors d'une dilution, la quantité de matière ne change pas : n(avant) = n(après)
c1 . V1 = c2 . V Þ t1 . V1 = t2 . V Þ V1 = V . t2 / t1 = 500 x 0,020 / 0,20 = 50 mL
Manipulation :
On prélève 50 mL de solution S avec une pipette jaugée de 50 mL que l'on verse dans une fiole jaugée de 500 mL, on complète avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge, on bouche et on agite pour homogénéiser la solution.
3)
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tube n° |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
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S0 (mL) |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
|
eau (mL) |
9,0 |
8,0 |
7,0 |
6,0 |
5,0 |
4,0 |
3,0 |
2,0 |
|
t(Fe3+) en mg.L-1 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
t(Fe3+) . (VS0 + Veau) = t2(Fe3+) . VS0 Þ t(Fe3+) = t2(Fe3+) . VS0 / (VS0 + Veau)
pour le tube 1, t(Fe3+) = 20 x 1,0 / 10 = 1,0 mg.L-1
4) La solution la plus concentrée est celle du tube 8. t(Fe3+) = 8,0.10-3 g.L-1
c(Fe3+) = t(Fe3+) / M(Fe) = 8,0.10-3 / 55,8 = 1,4.10-4 mol.L-1 ,
n(Fe3+)0 = c(Fe3+ ) . V = 1,4.10-4 x 10.10-3 = 1,4.10-6 mol
Remarque : VT = 10+1,0+1,0 = 12 mL mais t(Fe3+) n'est valable que pour le volume de 10 mL.
n(SCN-)0 = c(SCN-) . Vsolution = 2,0 x 1,0.10-3 = 2,0.10-3 mol
D'après l'équation, les quantités de réactifs devraient être égales pour être stœchiométriques.
Or les ions thiocyanate sont largement en excès par rapport aux ions Fe3+
Ceci est valable pour toutes les solutions car il y a moins d'ions Fe3+ dans les autres solutions.
III ) Préparation de la solution de vin à doser :
Pour oxyder les ions Fe2+ en ions Fe3+ , il faut utiliser H2O2 en tant qu'oxydant, le couple mis en jeu est donc : H2O2(aq)/ H2O
Fe2+(aq) = Fe3+(aq) + e- et H2O2 (aq) + 2 e- + 2 H+(aq) = 2 H2O(l)
équation : 2 Fe2+(aq) + H2O2 (aq) + 2 H+(aq) = 2 Fe3+(aq) + 2 H2O(l)
IV ) Mesures spectrophotométriques :
1) Les mesures d'absorbance sont faites en utilisant une longueur d'onde bleue
car la couleur absorbée est la couleur complémentaire de la lumière perçue.
La courbe obtenue est une droite passant par l'origine, on a donc :
A = k . t(Fe3+) où k est une constante. A et t(Fe3+
) sont proportionnels. ( k = 0,26 L.mg-1 d'après le graphique)
3) Pour déterminer tS , on utilise une méthode graphique, on reporte la valeur de AS sur le graphique et on en déduit tS = 5,5 mg.L-1
4) tS < 15 mg.L-1 , cette teneur n'est donc pas trop importante , il n'y a donc pas de risque de formation de casse ferrique d'après le texte.
5) Cette méthode de dosage spectrophotométrique n'est pas applicable pour un vin rouge car la couleur du vin correspond à celle du complexe FeSCN2+, les mesures seraient donc faussées.
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