Bonjour, j'ai un exercice de physique que je ne comprend pas. Pouvez-vous m'aider? L'oxyde de manganèse MnO2(s) sert à fabriquer des céramiques de couleur noire

Bonjour,

1)

. m(MnO₂) = 40.10⁻³ g

et M(MnO₂) = M(Mn) + 2xM(O) = 54,9 + 2x16 = 86,9 g.mol⁻¹

⇒ ni(MnO₂) = m(MnO₂)/M(MnO₂) = 40.10⁻³/86,9 ≈ 4,6.10⁻⁴ mol

. [Fe²⁺] = C₂ = 1,0.10⁻² mol.L⁻¹ et V = 40.10⁻³ L

⇒ n(Fe⁺) = C₂ x V = 1,0.10⁻² x 40.10⁻³ = 4,0.10⁻⁴ mol

2)

MnO₂ + 4H⁺+ 4e⁻ → Mn²⁺ + 2H₂O

Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻

On multiplie la 2nde équation par 4 pour équilibrer les e⁻ et on somme les 2 équations membre à membre :

MnO₂ + 4H⁺+ 4e⁻ + 4Fe²⁺ → Mn²⁺ + 2H₂O + 4Fe³⁺ + 4e⁻

On simplifie les e⁻ :

MnO₂ + 4H⁺+ 4Fe²⁺ → Mn²⁺ + 2H₂O + 4Fe³⁺

3)

                              MnO₂ + 4H⁺+ 4Fe²⁺          → Mn²⁺ + 2H₂O + 4Fe³⁺

Etat      Avanct.

initial           0        ni(MnO₂)  ...      ni(Fe⁺)             0                         0

cours          x       ni(MnO₂) - x      ni(Fe²⁺) - 4x       x                        4x

final            xf      ni(MnO₂) - xf     ni(Fe²⁺) - 4xf      xf                       4xf

ni(MnO₂) - xf= 0 ⇒ xf = ni(MnO₂) = 4,6.10⁻⁴ mol

ou

ni(Fe²⁺) - 4x = 0  ⇒ xf = ni(Fe²⁺)/4 = 1,0.10⁻⁴ mol

Donc avancement maximal : xf = 1,0.10⁻⁴ mol

Et réactif limitant : Fe²⁺

4) Etat final :

n(MnO₂) = ni(MnO₂) - xf = 3,6.10⁻⁴ mol

n(Fe²⁺) = 0

n(Mn²⁺) = 1,0.10⁻⁴ mol

n(Fe³⁺) = 4,0.10⁻⁴ mol