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Titrage
Piles et oxydoréduction
Sujet Bac Corrigé - Dosage du dioxygène dissous - Bac S Inde (Pondichéry) 2012 (ancien programme) - Ex 4 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2012
Bac S (ancien programme)
🐠 L'eau d'un aquarium contient-elle assez de dioxygène pour les poissons ? Cet exercice de spécialité de 4 points du Bac S Inde (Pondichéry) 2012 détaille la méthode de Winkler, un dosage indirect en plusieurs étapes.
- Écrire une réaction de précipitation et justifier les réactifs en excès
- Établir une équation d'oxydoréduction à partir des demi-équations
- Compléter le tableau d'évolution d'un titrage par les ions thiosulfate
- Calculer la concentration massique en dioxygène et conclure sur l'état de l'eau
Sujet officiel et corrigé détaillé en PDF, gratuits.
✅ Correction
🫣
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La méthode de Winkler pour doser le dioxygène dissous
L'exercice de spécialité du Bac S Inde (Pondichéry) 2012, noté sur 4 points, porte sur un dosage indirect : la méthode de Winkler, qui mesure le dioxygène dissous dans l'eau d'un aquarium. Le dioxygène ne se titre pas directement ; on le fait réagir avec l'hydroxyde de manganèse (II), puis on transforme le produit en ions manganèse (III), qui libèrent du diiode, finalement titré par les ions thiosulfate. Tout l'enjeu est de suivre les quantités de matière d'une étape à l'autre.
Étape 1 : fixer le dioxygène
La question 1.1.1 demande l'équation de précipitation Mn2+ + 2 HO- = Mn(OH)2(s). Il faut deux ions hydroxyde pour obtenir un solide neutre, et l'état solide doit être noté. En 1.1.2, le milieu très basique apporte les ions hydroxyde en excès, ce qui précipite tous les ions manganèse (II). La question 1.2 est la clé de la méthode : l'hydroxyde de manganèse (II) doit être en excès pour que le dioxygène soit le réactif limitant et réagisse entièrement. On obtient alors n(Mn(OH)3) = 4 n(O2).
Étape 2 : passer au diiode
En 2.1, l'acidification transforme une mole de Mn(OH)3 en une mole d'ions Mn3+, d'où n(Mn3+) = 4 n(O2). La question 2.2 fait écrire l'équation entre les couples Mn3+/Mn2+ et I2/I- : on multiplie la demi-équation du manganèse par 2 pour égaliser les électrons, ce qui donne 2 Mn3+ + 2 I- donne 2 Mn2+ + I2. On en déduit que la quantité de diiode vaut deux fois celle du dioxygène.
Étape 3 : le titrage
La question 3.1 fait compléter le tableau d'évolution du titrage du diiode par les ions thiosulfate. Le coefficient 2 des ions thiosulfate et des ions iodure impose de retirer 2x, pas x. À l'équivalence, les deux réactifs sont épuisés en même temps. En 3.2, on enchaîne les relations : néq = 2 n(I2) et n(I2) = 2 n(O2), donc n(O2) = néq / 4.
Étape 4 : exploiter la mesure
Avec C = 1,00 × 10-2 mol/L et un volume équivalent de 5,1 mL, la question 4.1 donne n(O2) = 1,3 × 10-5 mol, à condition de convertir le volume en litres. En 4.2, on multiplie par la masse molaire de O2, 32 g/mol, et on divise par 100 mL : la concentration massique vaut 4,1 mg/L. Calculer avec la valeur déjà arrondie conduirait à 4,2 mg/L. La question 4.3 compare ce résultat au tableau du sujet : entre 3 et 5 mg/L, le développement de la vie aquatique est perturbé, et les techniciens doivent oxygéner l'eau, par exemple avec un bulleur, pour dépasser 5 mg/L.
Les pièges et les conseils
Les erreurs classiques sont l'oubli des coefficients stœchiométriques, le volume laissé en millilitres et la masse molaire de l'atome O utilisée à la place de celle de la molécule. Dans un dosage indirect, écris à chaque étape la relation entre les quantités de matière, de l'espèce titrée jusqu'à l'espèce cherchée. Pour la dernière question, n'oublie pas de donner le but de l'intervention en t'appuyant sur le tableau.