TP diagramme potentiel pH du fer

PT Champagne/seine 2013
Diagramme potentiel pH du Fer
Avril 2014
Diagramme potentiel pH du Fer
Les ´equations suivantes nous serviront par la suite
I
´
0
F e3`
“ F e2`
paqq ` e
paqq E1 “ 0, 77 V
(1)
2´
`
4,1
F e3`
paqq ` SO4paqq “ F eSO4paqq β3 “ 10
(2)
2´
2.6
F e2`
paqq ` SO4paqq “ F eSO4paqq β2 “ 10
(3)
´
´39
F epOHq3psq “ F e3`
paqq ` 3 OHpaqq Ks3 “ 10
(4)
´
´15.1
F epOHq2psq “ F e2`
paqq ` 2 OHpaqq Ks2 “ 10
(5)
Fronti`
ere F eSO4` {F eSO4
R´
eaction
La r´eaction qui se produit en l’absence de pr´ecipit´e est
`
´
H3 Opaqq
` OHpaqq
“ H2 Ol
´
Equation
du couple F eSO4` {F eSO4
`
F eSO4paqq
` e´ “ F eSO4paqq
(6)
`
le coefficient directeur de la droite U1 “ f ppHq est donc nul puisque les ions H3 Opaqq
n’interviennent
pas dans l’´equation (r´eaction d’oxydo r´eduction ”pure”).
Expression de U1
Le potentiel d’´electrode est donn´e par la loi de Nernst
˜
¸
`
rF eSO4paqq
s
0, 06
0
log
E6 “ E6 `
1
rF eSO4paqq s
`
A la fronti`ere, rF eSO4paqq
s “ rF eSO4paqq s donc
E6 “ E60
Hors, p6q “ p3q ´ p2q ` p1q donc ∆r G06 “ ∆r G03 ´ ∆r G02 ` ∆r G01 soit
´FE60 “ ´RT ln β2 ` RT ln β3 ´ FE10
et donc
E60 “ E10 `
II
RT
β2
102.6
ln
“ 0, 77 ` 0, 06 log 4,1 “ 0.68 V
F
β3
10
Fronti`
ere F epOHq3 {F eSO4
R´
eaction
`
´
2´
F eSO4paqq
` 3 OHpaqq
“ F epOHq3psq ` SO4paqq
1
PT Champagne/seine 2013
Diagramme potentiel pH du Fer
Avril 2014
´
Equation
du couple F epOHq3 {F eSO4
2´
`
F epOHq3psq ` SO4paqq
` 3 H3 Opaqq
` e´ “ F eSO4 ` 6 H2 Oplq
`
Il y a 3 ions H3 Opaqq
´echang´es pour chaque ´electron, la pente doit donc ˆetre de ´0, 18. Comme vu en
cours, on ne vas pas se compliquer plus la tˆache `a calculer les ordonn´ees `a l’origine des droites. On doit
retrouver une valeur approch´ee du produit de solubilit´e.
III
Fronti`
ere F epOHq3 {F eSO4
R´
eaction
´
2´
F eSO4paqq ` 2 OHpaqq
“ F epOHq2psq ` SO4paqq
´
Equation
du couple F epOHq3 {F epOHq2
`
pour faire apparaitre les ions H3 Opaqq
On l’´ecrit en ”milieu acide” mˆeme si on est en milieu basique
`
F epOHq3psq ` H3 Opaqq
` e´ “ F epOHq2psq ` 2 H2 Oplq
`
Il y a 1 ion H3 Opaqq
´echang´e pour chaque ´electron, la pente doit donc ˆetre de ´0, 06. On doit retrouver
une valeur approch´ee du produit de solubilit´e.
2

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