Chimie #4 : titrage du cuivre (II)

On prélève 10 mL de solution S de solufate de cuivre CuSO₄ que l'on place dans un erlenmeyer dans lequel un excès d'iodure de potassium solide est ensuite ajouté. Un précipité d'iodure de cuivre (I) CuI_(s) se forme et la solution est de couleur brune.
1- Montrer que l'ion Cu²⁺ peut oxyder l'ion iodure I^- avec formation d'ions I₃^- et du précipité d'iodure de cuivre CuI_(s). Écrire l'équation-bilan notée (1) de cette réaction.
En fait, on ajoute un grand excès de KI solide pour dissoudre totalement le précipité CuI susceptible de fausser le dosage par défaut. Le précipité CuI se transforme en complexe CuI₂^- incolore, soluble dans l'eau. La couleur de la solution reste brune.
2- En tenant compte de ces nouvelles conditions expérimentales, écrire l'équation bilan de la réaction, notée (1').
3- À quelle(s) espèce(s) chimique(s) peut-on attribuer la couleur brune de la solution.
Les ions triiodures I₃^- formés par l'oxydation quantitative des ions iodures par les ions Cu²⁺ (réaction 1') sont ensuite dosés par une siolution de thiosulfate de sodium de concentration 0,10 mol/L. Le volume de thiosulfate versé à l'équivalence est V_e=11,1 mL. À la fin du titrage, l'erlenmeyer contient une solution incolore.
4- Quelle quantité de thiosulfate de sodium pentahydraté, Na₂S₂O₃, 5 H₂O solide, faut-il peser pour former 1 L de solution de thiosulfate à 0,1 mol/L?
5- Avec quel indicateur de fin de réaction doit-on repérer l'équivalence?
6- Écrire l'équation-bilan, notée (2), de la réaction de titrage des ions triiodures par les ions thiosulfate.
7- Établir la relation à l'équivalence entre les quantités de Cu²⁺ et des ions S₂O₃^2-. Calculer la concentration molaire volumique des ions Cu²⁺ dans la solution S.
Données : on donne les couples suivants, par pouvoir oxydant décroissant.
Cu²⁺/CuI
I₃^-/I^-
S₄O₆^2-/S₂O₃^2-

Correction :
Pas de gros problèmes pour cet exercice apparemment. Une précision cependant : quand on indique "solution d'iodure de potassium à 0,1 mol/L", cela implique que l'on a réalisé une solution de 1L composée d'eau et de 0,1 mol de KI. Cela dit, la solution ne contient pas de KI. L'eau étant un solvant dissociant, on trouvera en réalité K⁺ à la concentration de 0,1 mol/L et I^- à cette même concentration. On écrira donc un bilan faisant intervenir ces ions et non KI.
1- Équation (1) :
Les couples mis en jeu sont :
Cu²⁺/CuI_(s) : Cu²⁺ + e^- + I^- = CuI_(s)
I₃^-/I^- : I₃^- + 2 e^- = 3 I^-
On fait la combinaison de deux fois la première moins une fois la seconde :
2 Cu²⁺ + 5 I^- = I₃^- + 2 CuI_(s)
Cette réaction est possible car le cuivre est le meilleur oxydant des différents couples.
2- Équation (1') :
2 Cu²⁺ + 7 I^- = I₃^- + 2 CuI₂^-
3- Les ions triiodures sont bruns.
4- Il nous faut bien sûr les masses molaires des différents éléments : on trouve une masse de 24,8 g à peser.
5- On fait disparaître les ions triiodures donc la couleur s'estompe et a disparu à l'équivalence. La solution est alors incolore. Cependant, il existe un moyen de mieux repérer l'équivalence, toujours à l'aide de la couleur : proposition?
6- Couples :
I₃^-/I^- : I₃^- + 2 e^- = 3 I^-
S₄O₆^2-/S₂O₃^2- : S₄O₆^2- + 2 e^- = 2 S₂O₃^2-

D'où :

I₃^- + 2 S₂O₃^2- = 3 I^- + S₄O₆^2- (2)


7- On a au départ n_{Cu2+ initial}=n_{i3- formé}/2 d'après (1')
Cette quantité de triiodures est titrée dans la seconde réaction :
n_{i3- initial}/2 = n_{S2O32- versé}
Donc n_{S2O32- versé}=n_{Cu2+ initial}
C V_échantillon = C_thiosulfateV_équivalence
D'où C=0,111 mol/L