Purification de l’Eau par Oxydation-Réduction

Purification de l’Eau par Oxydation-Réduction

Comprendre la Purification de l’Eau par Oxydation-Réduction

Un scientifique utilise du dioxyde de manganèse (MnO\(_2\)) en tant que catalyseur pour accélérer la conversion des ions ferreux (Fe\(^{2+}\)) en ions ferriques (Fe\(^{3+}\)).

Données:

  • Réaction d’oxydation-réduction :

\[ 4\text{Fe}^{2+} + O_2 + 2H_2O \overset{\text{MnO}_2}{\rightarrow} 4\text{Fe}^{3+} + 4OH^- \]

Remarque: Le MnO\(_2\) n’est pas consommé dans la réaction; il sert uniquement à catalyser le processus.

  • Quantité de ions ferreux (Fe\(^{2+}\)) dans l’eau: 0,025 moles.
  • Volume d’eau: 500 mL (utile pour des considérations de concentration mais non nécessaire dans les calculs stœchiométriques donnés).

Questions :

1. Quantité de dioxyde de manganèse (MnO\(_2\)) nécessaire:

  • Puisque le MnO\(_2\) est un catalyseur, il n’est pas consommé par la réaction. Il est utilisé en excès pour s’assurer que la réaction se déroule efficacement et rapidement. Il n’est donc pas nécessaire de calculer une quantité stœchiométrique précise de MnO\(_2\).

2. Quantité de produits formés:

  • Ions ferriques (Fe\(^{3+}\)): Chaque ion Fe\(^{2+}\) est converti en Fe\(^{3+}\). Ainsi, 0,025 moles de Fe\(^{2+}\) donnent 0,025 moles de Fe\(^{3+}\).
  • Ions hydroxyde (OH\(^-\)): Pour chaque Fe\(^{2+}\) oxydé, un ion OH\(^-\) est formé, résultant en 0,025 moles d’OH\(^-\).

Correction : Purification de l’Eau par Oxydation-Réduction

1. Quantité de MnO2 nécessaire

Puisque le MnO2 est utilisé en tant que catalyseur, il n’est pas consommé par la réaction. Il facilite la conversion des ions Fe2+ en Fe3+ sans être intégré stœchiométriquement dans les produits ou les réactifs.

Par conséquent, il n’est pas nécessaire de calculer une quantité stœchiométrique de MnO2 pour la quantité donnée de Fe2+.

2. Détermination de la quantité de produits formés

  • Ions ferriques (Fe\(^{3+}\)):

Chaque ion Fe\(^{2+}\) est converti en un ion Fe\(^{3+}\). Par conséquent, la quantité de Fe\(^{3+}\) formée est équivalente à la quantité initiale de Fe\(^{2+}\) :

\(\text{Quantité de Fe}^{3+} = \text{Quantité initiale de Fe}^{2+} = 0,025 \text{ moles}\)

  • Ions hydroxyde (OH\(^{-}\)):

Pour chaque Fe\(^{2+}\) oxydé, un ion OH\(^{-}\) est produit. Donc, la quantité de OH\(^{-}\) formée est aussi équivalente à la quantité initiale de Fe\(^{2+}\) :

\(\text{Quantité de OH}^{-} = \text{Quantité de Fe}^{2+} = 0,025 \text{ moles}\)

Conclusion

La réaction d’oxydation-réduction sert efficacement à transformer les ions Fe2+ en Fe3+, avec l’assistance de MnO2 en tant que catalyseur.

À la fin de la réaction, on trouve 0,025 moles d’ions ferriques (Fe3+) et 0,025 moles d’ions hydroxyde (OH-), prouvant ainsi l’efficacité de cette méthode de purification. Le MnO2, bien que crucial pour la vitesse de la réaction, n’est pas consommé, ce qui est typique d’un catalyseur.

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