Solution d’iodure de potassium Objectifs








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titreSolution d’iodure de potassium Objectifs
date de publication22.04.2017
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TP de chimie (TS) :

Electrolyse d’une solution d’iodure de potassium
Objectifs :

  • réaliser l’électrolyse d’une solution d’iodure de potassium ;

  • titrer une solution de diiode ;

  • déterminer une valeur approchée de la constante de Faraday.

Données :


  • couples oxydant / réducteur : I2(aq)/I-(aq) ; K+(aq)/K(s) ; O2(g)/H2O(l) ; H+(aq)/H2(g)(ou H2O(l)/H2(g)) ; S4O62-(aq)/S2O32-(aq);

  • masses molaires atomiques en g.mol-1 : M(K) = 39,1 ; M(I) = 126,9.


  1. PREPARATION D’UNE SOLUTION D’IODURE DE POTASSIUM



On souhaite réaliser l’électrolyse d’une solution S d’iodure de potassium ( K+(aq) + I-(aq)) de concentration apportée CKI = 0,5 mol.L-1.

Les ions iodure (I-) de cette solution s’oxydant très rapidement en diiode (I2) la solution S sera préparée juste avant d’en réaliser l’électrolyse.

  1. Quelle masse m d’iodure de potassium doit-on prélever pour préparer un volume V = 100,0 mL de solution S d’iodure de potassium de concentration apportée CKI = 0,5 mol.L-1 ?

  2. Indiquer sur votre copie le mode opératoire permettant de préparer la solution S.

  3. Préparer V = 100,0 mL de solution S.


  1. SCHEMA DU MONTAGE A REALISER





  1. A partir du matériel qui se trouve sur votre paillasse proposer le schéma d’un montage permettant de réaliser l’électrolyse de la solution S d’iodure de potassium ( K+(aq) + I-(aq) ) préparée précédemment. Le montage devra, entre autres, comporter un interrupteur K, un rhéostat permettant d’ajuster la valeur de l’intensité I du courant dans le circuit et un ampèremètre permettant de mesurer cette valeur.

  2. Reproduire le schéma du montage sur votre compte rendu.


  1. REALISATION DE L’ELECTROLYSE




  1. Introduire environ 70 mL de la solution S solution d’iodure de potassium dans le bécher en plastique qui fera office d’électrolyseur.

  2. Sans fermer le circuit (K ouvert), réaliser le montage proposé au § II. La tension aux bornes du générateur sera réglée à E = 3,0 V, le curseur du rhéostat sera placé à mi-course. Appeler le professeur pour qu’il vérifie votre montage.

  3. A la date t= 0 fermer l’interrupteur et déclencher votre chronomètre. L’intensité évolue rapidement pendant environ une minute avant de se stabiliser. Par la suite, l’intensité I du courant, devra si nécessaire, être maintenue constante en agissant sur le curseur du rhéostat. Laisser l’électrolyse se dérouler pendant exactement t =15min 0 s. Noter la valeur de I. En attendant la fin de l’électrolyse répondre aux questions du § IV.


I = ……. mA


  1. QUESTIONS A PROPOS DE L’ELECTROLYSE




  1. Faire l’inventaire de toutes les espèces présentent dans l’électrolyseur et écrire les équations des réactions qui peuvent se produire :

    1. - à l’anode ;

    2. - à la cathode.



N.B. Les électrodes en graphite sont chimiquement inertes.


  1. Comment évolue la couleur de la solution au voisinage de l’anode ? Quelle espèce est responsable de cette teinte ? Qu’observe-t-on à la cathode de l’électrolyseur ?

  2. Déduire de vos observations les équations des réactions ayant réellement lieu aux électrodes ainsi que l’équation de la réaction d’électrolyse.

  3. Compléter le schéma du § II en indiquant le sens de déplacement des porteurs de charge, le sens du courant électrique, l’anode et la cathode.

  4. Déterminer la valeur de la quantité d’électricité Q qui a traversé le circuit pendant la durée t de l’électrolyse.

  5. Donner l’expression de la quantité de diiode formé n(I2) en fonction de Q et du nombre de Faraday F




  1. DOSAGE DU DIIODE FORME




  1. Exactement à la date t = 15min0s interrompre l’électrolyse (ouvrir K). Récupérer la solution contenue dans l’électrolyseur dans un grand bécher de 250 mL (attention à ne pas perdre de solution), rincer avec un peu d’eau distillée l’électrolyseur et les électrodes en ayant bien soin de récupérer ces eaux de rinçage dans le grand bécher de 250 mL.

  2. Ajouter environ 2 mL d’acide sulfurique concentré dans la solution de diiode contenue dans le bécher de 250 mL Port des gants et des lunettes de protection obligatoire.

  3. Doser le diiode contenu dans l’erlenmeyer par une solution de thiosulfate de sodium (2Na+ + S2O32- ) de concentration apportée Cthio = 4,0 . 10-2 mol.L-1 en présence d’empois d’amidon.


Volume de solution de thiosulfate de sodium versé pour atteindre l’équivalence Véq = ……………… mL



  1. EXPLOITATION DU DOSAGE-DETERMINATION DU NOMBRE DE FARADAY




  1. Ecrire l’équation de la réaction de dosage du diiode.

  2. Pourquoi faut-il acidifier la solution de diiode avant de la doser ?

  3. Relier la quantité de diiode n(I2) dosé au volume de solution de thiosulfate de sodium Véq versé à l’équivalence.

  4. Déduire des résultats des § IV, V et VI une valeur de la constante de Faraday Fexp. Calculer l’écart relatif par rapport à la valeur réelle F = 9,65 . 104 C.mol-1. Conclure. A quoi peut être du l’écart éventuellement observé ?

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