Cinétique chimiqueÇáÍÑßíÉ ÇáßíãíÇÆíÉ          

Equation des réactions

Réaction étudiée

 

 

 

 

Couple H2O2(aq) / H2O(l)    

H2O2(aq) + 2 H+(aq) + 2e-

  =  

2 H2O(l)

 

 

 

 

Couple I2(aq) / I-(aq)

2 I-(aq)

  =  

I2(aq) + 2e-

 

 

 

H202(aq) + 2 I-(aq) + 2 H+(aq)

    

I2(aq) + 2 H2O(l)

Réaction du titrage

 

 

 

 

Couple I2(aq) / I-(aq)   

I2(aq) + 2e-

  =  

2 I-(aq)

 

 

 

 

Couple S4O62-(aq) / S2O32-(aq)   

2 S2O32-(aq)

  =  

S4O62-(aq) + 2e-

 

 

 

2 S2O32-(aq) + I2(aq)

    

2 I-(aq) + S4O62-(aq)

Manipulation

ü      Dans un bécher de 250mL, on introduit 50mL de la solution d'eau oxygénée. Muni de gants et de lunettes et on acidifie le milieu en ajoutant 2,0mL d’acide sulfurique.

ü      On ajoute ensuite une spatule d’iodex.

ü      Dans une fiole jaugée de 50mL, on mesure 50mL de la solution d'iodure de potassium que l'on ajoute à la solution d’eau oxygénée. On déclenche le chronomètre au moment du mélange.

ü      Le mélange est ensuite repartit entre dix béchers, à raison de 10mL par bécher.

ü      Au dates indiquées dans le tableau ci-dessous, on effectue le titrage de chaque bécher par la solution de thiosulfate de sodium (on travaille dans l'eau glacée de façon à stopper la réaction).

Les résultats obtenus sont les suivants:

t(min)

2,0

6,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

40,0

50,0

60,0

Véq(mL)

1,0

1,2

2,7

3,5

4,2

4,7

5,0

5,2

5,4

5,4

Exploitation

Remarque

Il est possible à l'aide d'un dosage qui n'est pas présenté ici de titrer avec précision la solution d'eau oxygénée

(à l'aide d'une solution de permanganate de potassium en milieu acide par exemple). Ce dosage donne pour notre solution [H2O2]=5,4.10-2mol.L-1

Tableau d'évolution du système étudié

Les ions oxonium (en excès) ne figurent pas dans le tableau

Équation de la réaction

H202(aq) + 2 I-(aq) + 2 H+(aq) I2(aq) + 2 H2O(l)

Etat initial (mol)

n(H202)i = 2,70.10-3

n(I-)i = 50.10-4

n(I2)i = 0

n(H2O)i = 0

Etat à la date t
l'avancement est x

n(H202) = 2,70.10-3 - x

n(I-) = 50.10-4 - 2x

n(I2) = x

n(H2O) = 2x

Etat final (mol)

n(H202)f = 2,70.10-3 - xmax

n(I-)f = 50.10-4 - 2xmax

n(I2)f = xmax

n(H2O)f = 2xmax

Quantité de matière de diode produit à la date t

D'après le tableau, n(I2)t = x.

Tableau d'évolution de la réaction qui sert de support au titrage

 

Equation de la réaction

2 S2O32-(aq) + I2(aq) 2 I-(aq) + S4O62-(aq)

Etat initial (mol)

n(S2O32-) = C.Véq

n(I2) = ?

n(I-)i = 0

n(S4O62-)i = 0

Etat à la date t
l'avancement est x

C.Véq - 2x

n(I2) - x

n(I-) = 2x

n(S4O62-) = x

Etat final (mol)

C.Véq - 2xéq

n(I2) - xéq

n(I-)f = 2xéq

n(S4O62-)f = xéq

Expression de n(I2)

A l'équivalence

C.Véq - 2.xéq = 0

n(I2) - xéq = 0

    =>    

xéq

 = 

C.Véq

 

2

xéq = n(I2)

     =>    

n(I2)

 = 

C.Véq

 

2

Le calcul précédent permet de déterminer la quantité de diode contenue dans un bécher à l'instant t. Le milieu réactionnel étant réparti en 10 béchers, on peut écrire:

n(I2)

 = 

10.C.Véq

 

2

Les valeurs de n(I2) à chaque instant t sont donnés dans le tableau ci dessous.

t (min)

V (L)

n(I2) (mol)

x (mol)

0

0.0E+00

0.00E+00

0.00E+00

2

1.2E-03

6.00E-04

6.00E-04

6

2.7E-03

1.35E-03

1.35E-03

10

3.5E-03

1.75E-03

1.75E-03

15

4.2E-03

2.10E-03

2.10E-03

20

4.7E-03

2.35E-03

2.35E-03

25

5.0E-03

2.50E-03

2.50E-03

30

5.2E-03

2.60E-03

2.60E-03

40

5.3E-03

2.65E-03

2.65E-03

50

5.4E-03

2.70E-03

2.70E-03

60

5.4E-03

2.70E-03

2.70E-03

Représentation graphique x=f(t)

Temps de demi-réaction

Le temps de demi réaction est le temps au bout duquel l'avancement x est égal à la moitié de l'avancement final.

 

 

 

 

L'avancement final est xmax=2,70.10-3mol.   

xmax

 = 

2,70.10-3

 

 

2

2

  =>  

xmax

 = 

1,35.10-3mol 

 

2

On lit graphiquement le temps de demi-réaction: t1/2=6minutes.

Vitesse volumique de réaction aux dates t=0 et t=30minutes

La vitesse volumique de réaction peut-être évaluée en traçant la tangente à la courbe x=f(t).

On appelle a le coefficient directeur (pente) de chaque tangente.

 

 

 

a0

 = 

3,0.10-3

 

8,8

  =>  

a0 = 3,41.10-4 mol.min-1

 

 

 

 

a30

 = 

2,75.10-3 - 2,50.10-3

 

41,2 - 23,0

  =>  

a30 = 1,37.10-5 mol.min-1

 

 

 

 

V0

 = 

a0

 

V

  =>  

V0

 = 

3,41.10-4

 

102.10-3

  

 

 

 

  =>  

V0 = 3,34.10-3 mol.L-1.min-1

 

 

 

 

V30

 = 

a30

 

V

  =>  

V30

 = 

1,37.10-5

 

102.10-3

  

 

 

 

  =>  

V30 = 1,35.10-4 mol.L-1.min-1

La vitesse volumique de réaction diminue au cours du temps: V0>V30. La concentration des réactifs est un facteur cinétique: au cours de la réaction,

la quantité de réactifs diminue, ce qui explique le fait que la vitesse de réaction diminue lorsque la transformation progresse.