Oxydation des ions iodures

A) Préparation des solutions :

1. Quelle masse de peroxodisulfate d'ammonium (NH₄)₂S₂O₈ faut il utiliser pour préparer 100 mL de solution S de concentration 0,1 mol/L ?
2. On dispose d'eau distillée, de la verrerie du laboratoire et d'une solution d'iodure de potassium (K⁺ + I^-.) de concentration C, égale à 1 mol/L. Quelle volume de cette solution faut il utiliser pour obtenir 100 mL d'une solution S' d'iodure de potassium de concentration 0,2 mol / L ?
   - Expliquer la méthode de préparation en précisant le matériel utilisé ?

B) Etude de la réaction

1. A l'instant t=0 on réalise le mélange M de 100 mL de solution S et de 100 mL de la solution S'. La réaction lente qui se produit a pour équation : S₂O₈^2-+2I^--->2 SO4^2- + I₂
   - Quelle est à t=0, la concentration molaire volumique en S₂O₈^2- notée [S₂O₈^2- ]₀ dans le mélange réalisé ?
2. On prélève, à différentes dates t, un volume V₁ égale à 10 mL du mélange M que l'on refroidit immédiatement dans l'eau glacée. Dans chacun des prélèvements, on dose le diiode I₂ formé par une solution de thiosulfate de sodium (2Na⁺, S₂O₃^2-) de concentration C₂=0,01 mol/L, en présence d'empois d'amidon. La réaction rapide et totale du dosage à pour équation : I₂ + 2S₂O₃^2- --> 2I^-. + S₄O₆^2- . Dans le tableau ci après, on a regroupé les différentes valeurs V₂ du volume de solution de thiosulfate de sodium nécessaire au dosage des différents prélèvements.T(min)

   T(min)	0	4,5	8	16	20	25	30	36	44	54	59
   V2 (mL)	0	1,8	2,4	4	4,8	5,6	6,1	6,9	7,4	8,4	9,2
   [I2](.10-2) (mol/L)

   
   -Pourquoi prend-on la précaution de refroidir le prélèvement ?
   - Exprimer la relation entre la quantité de diiode I₂ noté n(I₂), présent dans le prélèvement et la quantité d'ions thiosulfate S₂O₃^2- notée n(S₂O₃^2- ) nécessaire à son usage.
   -En déduire, en fonction de C₂, V₁ et V₂ la relation donnant la concentration [I₂ ] de diiode contenu dans chaque prélèvement du volume V₁.
3. Tracer le graphe [I₂ (t)] = f(t).
   - Définir la vitesse volumique de la réaction
   - Déterminer les valeurs de cette vitesse aux dates t=20 min et t=40 min.
   - Expliquer comment varie la vitesse de réaction au cours du temps. 

éthanol et acide propanoïque :

On prépare un mélange équimolaire d'éthanol et d'acide éthanoïque. On place une même quantité de ce mélange dans douze tubes scellés, placés dans une enceinte où règne une température constante. Pour la moitié de ces tubes, le mélange contient une goutte d'acide sulfurique concentré qui apporte des ions H₃O⁺. Entre ces deux réactifs, se produit la réaction d'équation :

C₂H₅OH + CH₃CO₂H = CH₃CO₂C₂H₅ + H₂O où CH₃CO₂C₂H₅ est un ester.

1. On désire connaître la quantité n de moles d'ester formée. Pour cela, à des dates précisées dans le tableau ci-dessous, on retire, un par un, chacun des tubes que l'on refroidit aussitôt.

   T(h)	0	1	3	6	9	12	15
   n(mol) sans H3O+ expérience 1	0	0,12	0,23	0,33	0,37	0,39	0,41
   n(mol) avec H3O+ expérience 2	0	0,47	0,64	0,65	0,66	0,66	0,66

   
   -Quel est le but de ce refroidissement ?
   -Si on appelle n_a le nombre de moles d'acide présent au départ dans chaque tube, comment détermine t-on expérimentalement le nombre n de moles d'ester formé dans les tubes ne contenant pas l'acide sulfurique ?
2. Tracer, dans le même système d'axes, les courbes n=f(t) pour chacune des deux expériences. Utiliser l'échelle de représentation suivante : 1cm pour 1 h en abscisse et 1 cm pour 0,05 mole en ordonnée.
3. La vitesse de réaction à un instant t est définie par la relation : v(t) = dn(t) / dt.
   - Comment à une date t, obtient-on la vitesse v à partir du graphique n=f(t) ?
   -Evaluer graphiquement, pour chaque expérience, l'ordre de grandeur de la vitesse volumique de réaction au démarrage de la réaction d'estérification ( à l'instant t=0).
   -Dans la seconde expérience, quelle est la valeur de la vitesse volumique de réaction à la date t=15h ?

cinétique par suivi de la pression :

Une solution d'acide chlothydrique H₃O⁺ (aq) + Cl^- (aq), agit sur le carbone de calcium solide CaCO₃(s), avec formation de dioxyde de carbone gazeux CO₂ (g) et de chlorure de calcium en solution Ca²⁺ (aq) + 2 Cl^- (aq).

On introduit un excès de carbonate de calcium dans un volume Va=50,0 mL d'acide chlorhydrique, de concentration de soluté apporté égale à 0,04 mol/L. On suit l'évolution du système chimique par mesure du volume de dioxyde de carbone produit, à pression et à température constante.

1. Ecrire l'équation de la réduction.
2. Exprimer dx/dt, la dérivée de l'avancement chimique par rapport au temps, en fonction du volume V de dioxyde de carbone produit.
3. A différents instants, on mesure le volume de CO₂ (g) dégagé. On obtient le tableau des mesures suivant

   T(s)	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
   V(mL)	2,5	4,56	6,64	8,24	9,76	11,12	12,18	13,08	13,88	14,34

   
   - tracer la courbe V=f(t) Echelle 1 cm pour 10 s et 1 cm pour 10 mL.
   - A partir de la courbe obtenue, déterminer la vitesse de réaction v=(1/Va).(dx/dt) à la date t₁=50s.
   - Une autre méthode consiste à suivre l'évolution temporelle de la concentration en ion oxonium [H₃O⁺] On obtient les valeurs suivantes :

   T(s)	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
   [H3O+] (mol/L)	0,036	0,032	0,028	0,025	0,023	0,020	0,018	0,017	0,015	0,014

   
   - Exprimer la vitesse de réaction v=(1/Va).(dx/dt) en fonction de [H₃O⁺]
   -Tracer la courbe représentant les variations de [H3O+] en fonction du temps
   - A partir de cette seconde courbe, déterminer la vitesse de réaction à la date t₁=50s.
   - Comparer les valeurs des vitesses de réaction obtenues par les deux méthodes.

   Données : volume molaire des gaz dans les condition de l'expérience V_m=22,4 L/mol.

décomposition de l'eau oxygénée

Une solution d'eau oxygénée se décompose très lentement selon la réaction : H₂O₂ (aq) --> H₂O (l) + ½ O₂ (g).

L'étude de la décomposition d'un volume égal à 0,50 L d'une solution d'eau oxygénée de concentration 9,00 mol/L a montré que, sur l'intervalle de temps [0-10h], l'avancement de la réaction était pratiquement proportionnel au temps selon la relation x=3.10^-5t (x en mol et t en h).

1. Exprimer la vitesse de réaction en fonction de l'avancement de la réaction.
2. Calculer cette vitesse sur l'intervalle de temps considéré.
3. Montrer que la concentration de la solution en eau oxygénée peut être considérée comme constante lors de cette expérience.
4. Pourquoi assimile-t-on la vitesse de réaction calculée à la vitesse de réaction initiale ?

En présence d'eau, le sacchoarose se transforme en glucose et en fructose, selon la réaction :

C₁₂H₂₂O₁₁ (aq) + H₂O (l) ---- > C₆H₁₂O₆ (aq) + C₆H₁₂O₆ (aq) 

1. Les formules semi-développées du glucose et du fructose sont respectivement :
   CH₂OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO et CH₂OH-CO-CHOH-CHOH-CHOH-CH₂OH.
   - Indiquer les groupes caractéristiques présents dans ces molécules.
   - Comment qualifie t-on des espèces chimiques telles que le fructose et glucose, qui ont la même formule brute ?
2. On part d'une solution de volume 100 mL contenant 34,2 g de saccharose et on détermine la concentration c du glucose à différentes dates (tableau ci-dessous)

   T (min)	0	40	80	120	160	190	220
   C (mol/L)	0	0,135	0,25	0,35	0,44	0,5	0,55

   
   - Calculer l'avancement de la réaction à ces différentes dates.
   - Montrer que la réaction n'est pas terminée au bout de 220 min.
   - Déterminer le temps de demi - réaction.

Données : Mc=12,0g/mol Mo=16,0 g/mol MH=1,0 g/mol