| Juin
2004 - Spécialité : l'eau de dakin L'eau de Dakin est
un antiseptique utilisé pour le lavage des plaies et des
muqueuses. Elle a une couleur rose et une odeur chlorée. L'étiquette du flacon mentionne les principes actifs pour un volume V = 100 mL : "solution concentrée d'hypochlorite de sodium, quantité correspondant à 0,500 g de chlore actif - permanganate de potassium 0,0010 g - dihydrogénophosphate de sodium dihydraté - eau purifiée". En outre, l'eau de Dakin contient des ions chlorure. Cet exercice propose de vérifier une partie des indications de l'étiquette. La question 1. est indépendante des questions 2. et 3. Données : Masses molaires atomiques M(O) = 16,0 g · mol-1 ; M(Na) = 23,0 g · mol-1 ; M(Cl) = 35,5 g · mol-1 M(K) = 39,0 g · mol-1 ; M(Mn) = 55,0 g · mol-1 Solubilité du dichlore à 20 °C : - dans l'eau : 8 g · L-1 - dans l'eau salée : très peu soluble. Volume molaire gazeux dans les conditions de l'expérience : VM = 24,0 L · mol-1 1. Dosage par spectrophotométrie du permanganate de potassium en solution 1.1. Afin de réaliser une échelle de teintes, on prépare un volume V0 = 500 mL d'une solution mère S0 de permanganate de potassium à la concentration molaire en soluté apporté c0 = 1,0 · 10-2 mol · L-1. Calculer la masse de permanganate de potassium solide (de formule KMnO4) à peser pour préparer cette solution par dissolution. |
||||||||||||||||||
c0 = n0 / V0 avec n0 = m0 / M Þ m0 = n0 M = c0 V0 M Application numérique : m0 = 1,0 · 10-2 × 500 · 10-3 × (39,0 + 55,0 + 4 × 16,0) m0 = 0,79 g |
||||||||||||||||||
1.2.
La solution S0 permet de préparer une
échelle de teintes constituée par cinq solutions dont
on mesure l'absorbance A à la longueur d'onde
530 nm.
|
||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
1.2.2.
À partir du spectre d'absorption ci-dessous (figure 1)
réalisé avec une solution de permanganate de potassium,
expliquer comment on a choisi la longueur d'onde pour
cette étude.
|
||||||||||||||||||
Pour avoir la
meilleure précision, on s'est placé à la longueur
d'onde la plus absorbée par la solution de permanganate
de potassium. Graphiquement on trouve environ l = 530 nm. |
||||||||||||||||||
1.2.3. Ce
spectre a-t-il été réalisé avec une solution de
concentration molaire plus élevée ou plus faible que
celles du tableau précédent ? Justifier sans calcul. |
||||||||||||||||||
Sur ce spectre l'absorbance
pour l = 530 nm vaut 2,5
ce qui est supérieur aux absorbances du tableau précédent.
Or l'absorbance est proportionnelle à la concentration
de la solution. Donc ce spectre a été réalisé avec
une solution plus concentrée que les autres. |
||||||||||||||||||
1.3.
L'absorbance de l'eau de Dakin à la longueur d'onde l = 530 nm est 0,14. A cette longueur d'onde, et pour les concentrations des espèces chimiques de l'eau de Dakin, on admettra que seul le permanganate de potassium intervient dans la mesure de l'absorbance. 1.3.1. En déduire la concentration molaire cexp en permanganate de potassium apporté de l'eau de Dakin. |
||||||||||||||||||
Sur la droite, le point d'ordonnée A = 0,14 a pour abscisse : cexp
= 6,35 · 10-5 mol · L-1 |
||||||||||||||||||
1.3.2. À
partir des données de l'étiquette, calculer la
concentration molaire c en permanganate de
potassium apporté de l'eau de Dakin et comparer au
résultat expérimental. Pour cela, on calculera si cela
est nécessaire, l'écart relatif  et on
l'exprimera en pourcentage. |
||||||||||||||||||
D'après l'étiquette cette
eau contient m = 0,0010 g de permanganate de
potassium pour V = 500 mL de solution. Or c = n / V avec n = m / M Application numérique : c = 6,33 · 10-5 mol · L-1 L'écart relatif est : = ½ ( 6,33 · 10-5 - 6,35 · 10-5
) / 6,33 · 10-5 ½ = 0,003 = 0,3 %Cet écart relatif est très faible. |
||||||||||||||||||
2. Détermination de
la masse de chlore actif 2.1. Une définition de la masse de chlore actif correspond à la masse de dichlore dégagé lors de la transformation chimique modélisée par la réaction en milieu acide dont l'équation s'écrit : Cl-(aq) + CIO-(aq) + 2 H+(aq) = Cl2 (g) + H2O(l) (1)
|
||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
2.2. Afin de
vérifier l'indication de l'étiquette concernant la
masse de chlore actif, on verse un excès d'acide
chlorhydrique dans un volume V = 100 mL d'eau de
Dakin. On réalise ainsi la transformation chimique
modélisée par la réaction associée à l'équation
(1). On recueille, sous la hotte, dans une cuve contenant
de l'eau salée, un volume v = 170 mL de
dichlore. 2.2.1. Justifier l'utilisation de l'eau salée pour la récupération du dichlore. |
||||||||||||||||||
Comme le dichlore est très
soluble dans l'eau mais très peu soluble dans l'eau salée,
cette dernière permet de recueillir le dichlore dégagé. |
||||||||||||||||||
2.2.2.
Calculer la masse de dichlore recueilli et la comparer à
l'indication portée sur l'étiquette en calculant
l'écart relatif  et en exprimant celui-ci en
pourcentage. |
||||||||||||||||||
La quantité de matière de dichlore dans V = 170 mL est : nCl2 = V / VM = 170 · 10-3 / 24,0 = 7,08 · 10-3 mol La masse de dichlore est donc : mexp = nCl2 MCl2 = 7,08 · 10-3 × 71,0 = 0,503 g L'écart relatif est : = ½ ( 0,500 - 0,503 )
/ 0,500 ½ = 0,006 = 0,6 %Cet écart relatif est très faible. |
||||||||||||||||||
3. Rôle du
dihydrogénophosphate de sodium dihydraté Dans l'eau de Dakin le dihydrogénophosphate de sodium permet de maintenir basique la solution. Donner une raison justifiant la nécessité de maintenir basique l'eau de Dakin. |
||||||||||||||||||
On a vu qu'en milieu acide
cette eau de Dakin se dénaturait en libérant du
dichlore. Comme le dihydrogénophosphate de sodium maintient la solution basique, il évite ce dégagement gazeux toxique. La solution peut ainsi se conserver. |
| M I C R O M É G A - H A T I E R |
