TP 8 : synthèse et analyse du tris(oxalato)manganate(III)

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TP 8 : synthèse et analyse du tris(oxalato)manganate(III) de potassium
hydraté
On prépare un solide minéral sensible à la lumière et à la chaleur, puis on détermine sa
formule à l’aide de dosages.
1. Synthèse du solide.
1.1. Mode opératoire
Ne pas oublier de noter les observations qui devront figurer dans le compte-rendu (Q2)
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Dissoudre 5,0 g d’acide oxalique dihydraté dans 35 mL d’eau, chauffer à 70°C.
Retirer de la source de chaleur et ajouter par petites fractions et en agitant 1,0 g
de permanganate de potassium, en contrôlant la température qui ne doit pas
dépasser 75°C.
Quand le mélange n’évolue plus, ajouter par petites fractions 1,1 g de carbonate
de potassium puis refroidir le mélange dans un bain glacé. Noter la température
du mélange glace-eau indiquée par votre thermomètre. Si elle n’est pas
exactement 0°C, vous devrez en tenir compte dans la suite.
Quand la température atteint environ 30°C, ajouter au mélange 25 g de glace
pilée.
Placer sur un agitateur froid, et ajouter très lentement 0,24 g de permanganate de
potassium en contrôlant la température qui ne doit pas dépasser 2°C.
Agiter pendant 5 minutes, puis filtrer, avec la glace si des morceaux persistent. La
fiole à vide préalablement lavée et enveloppée de papier aluminium sera placée
dans un bain de glace pendant la filtration.
Verser dans un bécher placé dans un mélange eau-glace 35 mL d’éthanol, et
quand sa température est proche de 0°C, ajouter le filtrat de l’opération
précédente.
Agiter légèrement, envelopper de papier aluminium (recycler celui de la fiole à
vide !) et laisser reposer à 0°C environ, le plus longtemps possible (idéalement 2
heures, mais il vaut mieux bien froid et moins longtemps que longtemps et tiède)
avant de filtrer.
Filtrer les cristaux obtenus, laver deux fois avec 5 mL d’éthanol, puis deux fois
avec 5 mL d’acétone.
Placer dans une boîte de Pétri préalablement tarée, recouvrir de papier aluminium
et laisser sécher.
Peser les cristaux et les placer dans un petit flacon en verre sombre bouché.
1.2. Questions
Q1. Écrire la formule du tris(oxalato)manganate(III) de potassium. Calculer les quantités de
matière des réactifs introduits.
Q2. Décrire les phénomènes observés et les interpréter. Il faudra notamment écrire les
équations des réactions successives :
a) réaction d’oxydo-réduction entre les ions permanganate et l’acide oxalique (en excès)
b) réaction acide-base entre l’acide oxalique restant et les ions carbonate.
c) le manganèse(III) se forme à partir des espèces présentes du manganèse et complexe avec
les ions oxalate.
d) le complexe précipite avec les ions potassium précédemment apportés par le carbonate et
le permanganate de potassium.
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Q3. Calculer la quantité théorique (mol) de solide obtenu.
Q4. Présenter les résultats de votre manipulation (aspect, quantité, rendement…)
2. Analyse du solide.
On désire déterminer le nombre de molécules d’eau qui cristallisent avec le sel complexe.
Pour cela, on réalise deux dosages dont on comparera les résultats.
Noter les observations pour les faire figurer dans le compte rendu.
2.1. Dosage par iodométrie
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Dissoudre 1g d’iodure de potassium dans 25 mL d’eau déminéralisée et ajouter 10
mL d’acide chlorhydrique à 4 mol/L.
Peser avec précision une masse voisine de 200 mg de solide complexe et le
verser sans perte dans la solution de KI.
Doser par le thiosulfate à 0,025 mol/L, en utilisant de l’empois d’amidon ou du
thiodène comme indicateur coloré.
2.2. Dosage par manganimétrie.
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Peser avec précision une masse voisine de 200 mg de solide.
Dissoudre dans 25 mL d’acide sulfurique à 2 mol/L et chauffer à 75°C
Doser par le permanganate de potassium à 0,025 mol/L.
2.3. Questions
Sur le premier dosage :
Q5. Écrire les espèces libérées par le sel complexe dans la solution d’acide chlorhydrique.
Q6. Analyser la suite du dosage.
Q7. Déterminer la masse molaire du sel complexe à l’aide des résultats de ce dosage
Sur le deuxième dosage :
Q8. Que se passe-t-il quand on chauffe la solution de sel dans l’acide sulfurique (observation,
interprétation) ?
Q9. Quelle espèce est ensuite dosée par le permanganate ?
Q10. Analyser la suite des réactions et en déduire la masse molaire du sel complexe
déterminée par cette méthode.
Q11. Comparer au résultat du dosage précédent.
Q12. En utilisant le résultat du dosage par manganimétrie, déterminer le nombre de
molécules d’eau d’hydratation du sel complexe.
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Données :
E° (V) à 298 K :
H2C2O4 / CO2 (g) : -0,49
MnO4- / Mn2+ : 1,51
I2/I- : 0,54
Mn3+/Mn2+ : 2,17
Masses molaires (g/mol)
Acide oxalique dihydraté H2C2O4, 2H2O : 126 g/mol
Permanganate de potassium KMnO4 : 158 g/mol
pKa à 298 K
acide oxalique H2C2O4 / HC2O4- : 1,2
HC2O4- / C2O42- : 4,3
CO2(aq) / HCO3- : 6,4
HCO3- / CO32- : 10,3
S4O62- / S2O32- : 0,09