TP₂

I. PRÉPARATION

I.1 PRINCIPE

Un mélange intime des deux oxydes ZnO et Fe₂O₃ est traité à 800 °C pendant deux heures conduit à la ferrite suivant :

ZnO + Fe₂O₃ → ZnFe₂O₄

I.2 MODE OPÉRATOIRE

Vu le temps que prend cette préparation, le composé ZnFe₂O₄ est déjà préparé.

On mélange les deux oxydes Fe₂O₃ et ZnO en quantités stœchiométriques en les broyant dans un mortier, puis elles sont mises au four à 800 °C pendant 2 heures.

II. ANALYSE DU PRODUIT OBTENU

II.1 - PRINCIPE

Les ions Fe³⁺ et Zn²⁺ sont complexés par l’EDTA ; la complexation est totale pour le Fe²⁺ à pH >= 2, alors que Zn²⁺ ne réagit qu’à pH>=4 (voir figure ci-contre). On dosera donc Fe²⁺ à pH= 2 et Zn²⁺ à pH=4,5.

Comme Fe³⁺ se complexe aussi à pH=4,5, on dosera Zn²⁺ après avoir masqué Fe³⁺ par des ions F^-. Le complexe [FeF₆]^3- est plus stable que le complexe [Fe(EDTA)]^-.

On fera donc un dosage en retour, en ajoutant à la solution à doser un excès d’EDTA et on dosera cet excès par une solution de zinc de titre connu.

II.2 MISE EN SOLUTION

(La solution à doser est déjà préparée).

• • Broyer le produit, peser 650 mg et le mettre dans un bécher. Ajouter 10 cm³ d’eau distillée et 10 cm³ d’acide chlorhydrique concentré.

  • Porter à douce ébullition sous la hotte (couvrir d’un verre de montre). Concentrer à moitié environ du volume initial. Tout doit se dissoudre (au besoin rajouter HCl au ½).

  • Laisser refroidir. Verser dans une fiole jaugée de 250 cm³, ajuster au trait de jauge avec de l’eau distillée.

II.3 DOSAGE DU FER

• • Prendre 10 cm³ de solution à doser à l’aide de la pipette.

  • Ajuster le pH entre 1,5 et 2 (Attention : il est très important de bien vérifier le pH, on l'ajuste par très peu d’acétate de sodium dans un peu d’eau distillée).

  • Ajouter 5 gouttes d’acide salicylique (indicateur) et 3 petits cristaux de persulfate de sodium (catalyseur).

  • Verser l’EDTA au moyen de la burette, jusqu'au virage de la couleur du pourpre au jaune (si la couleur n’est pas franchement marquée, ajouter 2 gouttes d’indicateur).

QUESTIONS

• Partant du volume au point équivalent, calculer la masse du fer dans la solution dosée (10 cm³).

• Exprimer le résultat sous la forme : m_Fe⁽¹⁰⁾ ± Δm_Fe⁽¹⁰⁾ = ( … ± … ) mg

Pour le calcul de Δm, cliquer sur le lien suivant pour accéder à la page : Rappels sur le calcul d'incertitudes

• En déduire sa masse dans l'échantillon de 650 mg (fiole jaugée de 250 mL) et calculer le pourcentage expérimental du fer. Le comparer au pourcentage théorique.

II.4 DOSAGE DU ZINC

On procède à un dosage en retour :

• Prendre 10 cm³ (pipette) de la solution à doser. Ajouter 1 g de fluorure de sodium, la coloration de l’ion Fe³⁺ disparaît. Ajouter 10 cm³ de tampon acétique (pH = 4,75). Ajuster au besoin le pH entre 4,5 et 5 par très peu de soude NaOH diluée.

• Verser 10 cm³ d’EDTA à l’aide de la burette et agiter longuement (15 mn).

• Dans un bécher propre, verser 10 cm³ d'alcool éthylique (éprouvette) et ajouter 10 gouttes de l’indicateur coloré dithizone. Agiter, puis verser ce mélange par petites doses et sous agitation dans le bécher du dosage. La coloration doit être vert-gris, toute autre couleur indique une erreur de manipulation (bécher ou éprouvette impropres).

• Verser la solution de ZnCl₂ étalon au moyen de la burette jusqu'au virage de la couleur du vert-gris au rose.

QUESTIONS

• Calculer la masse du zinc en suivant la même démarche que pour le fer.

• Exprimer le résultat sous la forme : m_Zn⁽¹⁰⁾ ± Δm_Zn⁽¹⁰⁾ = ( … ± … ) mg

• En déduire sa masse dans l'échantillon de 650 mg et calculer le %m(Exp) du zing. Comparer-le au pourcentage théorique.

II.5 CONCLUSION

• Calculer le rapport molaire Fe/Zn et le comparer au rapport molaire théorique.

• Commenter le résultat de l’analyse du spinelle ZnFe₂O₄ préparé en comparant les % massiques et le rapport molaire théoriques avec les résultats expérimentaux obtenus.