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Physique-Chimie 1re

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SUJET BAC


2
Traitement de végétaux au sulfate de fer (II)





Les maladies cryptogamiques (rouille, cloque, mildiou, etc.) représentent 90 % des maladies affectant les végétaux du jardin. Pour les enrayer, il est possible d’appliquer une solution de sulfate de fer (II) (Fe2+(aq);SO42(aq)) (\mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq})\: ;\: \mathrm{SO}_{4}^{2-}(\mathrm{aq})) sur les végétaux, mais ceci doit être fait avec modération car le sulfate de fer (II) acidifie le sol et peut être nuisible aux vers de terre. Le sulfate de fer (II) existe sous diverses formes : anhydre FeSO4(s)\mathrm{FeSO}_{4}(\mathrm{s}) ou hydraté (FeSO4,nH2O(s))(\mathrm{FeSO}_{4}, n\:\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{s}))nn, nombre de molécules d’eau, varie de 1 à 7.


Doc. 2
Titrage des ions Fe2+(aq)\text{Fe}^{2+}(\text{aq})

  • Solution titrante ST de permanganate de potassium (K+(aq);MnO4(aq))(\mathrm{K}^{+}(\mathrm{aq})\: ;\: \mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq})) : 0,5 g de permanganate de potassium KMnO4(s)\mathrm{KMnO}_{4}(\mathrm{s}) pur est dissous dans de l’eau distillée dans une fiole de 250,0 mL.

  • Solution à titrer S : 20,6 g de sulfate de fer (II) (FeSO4,nH2O(s))(\mathrm{FeSO}_{4}, n \:\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{s})) sont dissous dans de l’eau distillée dans une fiole jaugée de 1,00 L.

La solution de permanganate de potassium est placée dans la burette. Puis elle est versée lentement sur un échantillon de 10,0 mL de la solution à titrer.

Titrage du permanganate
Titrage du permanganate
À l’équivalence, la couleur de la solution passe du vert Fe2+(aq)\mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq}) au violet MnO4(aq).\mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq}).

Questions

On souhaite éviter un surdosage du traitement. On veut donc connaître le taux d’hydratation du sulfate de fer (II). On réalise un titrage des ions fer (II) Fe2+(aq)\mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq}) par des ions permanganate MnO4(aq)\mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq}) (doc. 2). Le volume de solution titrante versée à l’équivalence est de VE=V_\text{{E}}= 16,0 mL.

1. À quoi correspondent les pictogrammes de sécurité présents sur le flacon de permanganate de potassium ? Quelles précautions doivent être prises lors de ce dosage ?


2. Détailler le protocole à suivre et le dispositif utilisé pour réaliser le titrage.


3. Écrire les demi-équations électroniques puis l’équation de la réaction d’oxydoréduction ayant lieu lors du titrage, en précisant quel est le réactif oxydant.


4. Calculer la concentration molaire de la solution de permanganate de potassium, en déduire que la quantité d’ions permanganate ayant réagi à l’équivalence est n(MnO4)=2,0×104n(\text{MnO}_{4}^{-})=2,0 \times 10^{-4} mol.


5. Déterminer la quantité d’ions fer (II) Fe2+(aq)\mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq}) présents et la masse de FeSO4(s)\mathrm{FeSO}_{4}(\mathrm{s}) dans la solution à titrer.


6. En déduire la valeur du nombre entier nn dans la poudre de sulfate de fer (II) (FeSO4,nH2O(s))(\mathrm{FeSO}_{4}, n\: \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{s})).

Données

  • Masses molaires : M(FeSO4)=M(\mathrm{FeSO}_{4})= 152,0 g·mol-1 ;
    M(H2O)=M(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O})= 18 g·mol-1 ;
    M(KMnO4)=M(\mathrm{KMnO}_{4})= 158,0 g·mol-1 ;
  • Couples redox : MnO4(aq)/Mn2+(aq)\mathrm{MnO}_{4}^{-}(\mathrm{aq}) / \mathrm{Mn}^{2+}(\mathrm{aq}) ;
    Fe3+(aq)/Fe2+(aq)\mathrm{Fe}^{3+}(\mathrm{aq}) / \mathrm{Fe}^{2+}(\mathrm{aq})
  • Pictogramme de sécurité du sulfate de fer (II) :
    pictogramme dangereux
  • Pictogrammes de sécurité du permanganate de potassium :
    pictogramme comburant
    pictogramme corrosif
    pictogramme dangereux
    pictogramme nocif pour l'environnement

Doc. 1
Maladie cryptogamique

Maladie cryptogamique
Colonie de champignons cryptogamiques sur des feuilles d’olivier.
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