Etats d'oxydation de quelques métaux: Al, Cr, Mn et dosage manganimétrique

[kmilln]

Bonjour,

je fais des cours par correspondance et j'ai du mal à répondre à certaines questions d'un exercice.

1) ON a trois cations: Cr3+ , Mn2+ et Al 3+ on ajoute de l'eau de javel et cela donne pour chaque cation "une réaction acido basique et éventuellement une réaction d'oxydoréduction",

l'eau de javel est composé de ClO- et Cl- ici on est en milieu basique ,

donc les equations que j'ai sont:

Cr3+ + 4H20 = CrO42- + 8H+ + 3e
ClO- + 2H+ + 2e = Cl- + H20

et en reaction totale: 2Cr3+ + 3ClO- + 5H2O = 2CrO42- + 3Cl- + 10H+

on est en milieu basique donc le Cr042- se transforme en Cr(OH)3

je ne sais pas si mon raisonnement est correct

et pour Mn2+ et Al3+ je suis coincé car Mn2+ je crois que sa devient du MnO4- puis du MnO2- puis du Mn(OH)2 mais alors pour Al3+ je ne sais pas

2) on ajoute du peroxyde d'hydrogéne, de la soude et une solution de Mn2+,
puis on fait une autre expérience, et cette fois ci on ajoute du trioxobismutate (V) de sodum, de l'acide sulfurique et une solution de Mn2+
je voulais savoir pourquoi dans un cas on ajoutait de l'acide et dans l'autre cas une base ? et les réactions mise en jeu car je n'ai jamais entendu parler du trioxobismutate (V) de sodum pourtant il est dans mon exercice.

3) on met une pincé de KNO3 solide, de la potasse et une solution de Mn2+, et il se forme du tétraoxomanganate de potassium ( VI) aprés on ajoute de l'eau puis une partie de la solution est verser dans une solution d'acide dilué. Je voulais savoir quel était la réaction de dismutation car étant donne que je ne connais pas le tétraoxomanganate de potassium ( VI) je n'y arrive pas

4) équation de réduction des ions Cr042- par KI en milieu acide

5) équation de reduction des ions MnO4- par de l'hydrogéne en milieu acide, de même pour CrO42-

6) équation de reduction de l'ion tétraoxomanganate (VII) par l'oxalate de sodium en milieu acide

et si on ajoute du Mn2+ ?


merci d'avance si quelqu'un peut m'aider, car du coup je suis bloquer pour la suite,

cordialement
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[moco]

Aïe ! Tu as bien de la peine !
Je reprends ta première équation, que je recopie en italique :
Cr3+ + 4H20 = CrO42- + 8H+ + 3e
ClO- + 2H+ + 2e = Cl- + H20
et en reaction totale: 2Cr3+ + 3ClO- + 5H2O = 2CrO42- + 3Cl- + 10H+
Jusque là, c'est bon, sauf qu'il est impossible de fabriquer des ions H+ dans une solution basique. Si jamais il s'en formait, ils seraient aussitôt détruits par les ions OH-. C'est le cas ici, et il faut rajouter 10 OH- pour détruire ces 10 H+. L'équation finale s'écrit donc :
2 Cr3+ + 3 ClO- + 5 H2O + 10 OH- --> 2 CrO42- + 3 Cl- + 10 H2O
ce qui se simplifie ainsi :
2 Cr3+ + 3 ClO- + 10 OH- --> 2 CrO42- + 3Cl- + 5 H2O
Je reprends ensuite ton commentaire suivant, toujours en italique :
on est en milieu basique donc le Cr042- se transforme en Cr(OH)3
Non. En milieu basique, le ion Cr3+ réagit avec OH- pour former Cr(OH)3, et cela avant que l'oxydation par ClO- se produise.
Donc il vaudrait mieux modifier l'équation redox que nous venons d'établir pour tenir compte de ce fait. Donc, au lieu de mettre
2Cr3+ + 3ClO- + 10 OH- = 2CrO42- + 3Cl- + 5 H2O,
il faudrait écrire, en milieu basique :
2Cr(OH)3 + 3ClO- + 4 OH- = 2CrO42- + 3Cl- + 5 H2O

Passons aux autres ions.
L'aluminium n'a qu'un seul degré d'oxydation. Donc dans l'eau de Javel, il reste au degré d'oxydation +3. Il ne fait que réagir avec les ions OH-, pour former un précipité insoluble de Al(OH)3 selon :
Al3+ + 3 OH- --> Al(OH)3
et s'il y a un excès de ions OH-, le précipité de Al(OH)3 se redissout en formant un ion aluminate, selon :
Al(OH)3 + OH- --> [Al(OH)4]-
et c'est tout.

Pour le manganèse, c'est plus compliqué, la première chose que fait Mn2+ dans l'eau de Javel est de former un précipité avec OH- comme l'ont déjà fait Al3+ et Cr3+. La réaction est :
Mn2+ + 2 OH- --> Mn(OH)2
Puis il y a oxydation de Mn(OH)2 par les ions ClO-. Il y a hélas plusieurs possibilités, selon les concentrations respectives. A faible concentration, il se forme MnO2. A haute concentration, il se forme MnO4^2-. Voici les deux équations possibles.
Mn(OH)2 + 2 ClO- + 2 OH- --> MnO4^2- + 2 Cl- + 2 H2O
Mn(OH)2 + ClO- --> MnO2 + Cl- + H2O

Si tu prends de l'eau oxygénée, l'ion Mn2+ fabrique MnO2 en solution basique :
Mn(OH)2 + H2O2 --> MnO2 + 2 H2O

L'ion trioxobismuthate est un oxydant extrêmement puissant. Il est capable de faire monter le manganèse de +2 (dans Mn2+) à + 7 en milieu acide. Pourquoi pas en milieu basique ? Personne ne le sait. La chimie redox a des mystères que personne ne peut expliquer. On constate, un point c'est tout.
J'imagine que tu trouves l'équation tout seul. Tu pars du ion BiO3^-, et tu arrives à Bi3+.

Ensuite, tu traites KNO3, KOH et Mn2+ à chaud. Il se forme K2MnO4, qui est du tétraoxomanganate(VI) de potassium. Dans l'eau acidifiée, cet ion MnO4^2- ne supporte pas la présence de ions H+, et il se dismute ainsi :
3 MnO4^2- + 4 H+ --> MnO4^- + 2 MnO2 + 2 H2O

Les équations de CrO4^2- avec KI en milieu acide forment Cr3+ + I2. Efforce-toi de trouver les équations. Moi je fatigue.
Pareil pour CrO4^2- et MnO4^-par H2. Il se forme Cr3+ et H2O pour l'un et Mn2+ pour l'autre

[kmilln]

Bonjour, merci pour les informations, oui en effet j'en était loin pour l'eau de javel avec les ions Mn2+, Cr3+ et Al3+, j'ai juste une question vous dites que
" Je reprends ensuite ton commentaire suivant, toujours en italique :
on est en milieu basique donc le Cr042- se transforme en Cr(OH)3
Non. En milieu basique, le ion Cr3+ réagit avec OH- pour former Cr(OH)3, et cela avant que l'oxydation par ClO- se produise.
Donc il vaudrait mieux modifier l'équation redox que nous venons d'établir pour tenir compte de ce fait. Donc, au lieu de mettre
2Cr3+ + 3ClO- + 10 OH- = 2CrO42- + 3Cl- + 5 H2O,
il faudrait écrire, en milieu basique :
2Cr(OH)3 + 3ClO- + 4 OH- = 2CrO42- + 3Cl- + 5 H2O"

mais du coup on a pas l'équation de Cr3+ avec de l'eau de javel en milieu basique ?

[moco]

Tu as raison. Mais cela revient un peu au même. Ces deux équations sont identiques, à cela près qu'on remplace 2 Cr3+ et 6 OH- dans l'une par 2 Cr(OH)3 dans l'autre. Ces 2 Cr3+ et 6 OH- réagissent en moins d'une seconde pour former Cr(OH)3 qui mets plusieurs minutes, ou peut-être même des heures pour se transformer en chromate CrO4^2-.

[A voir en vidéo sur Futura]

[kmilln]

ok merci beaucoup pour votre aide