Oxydation du propan-2-ol en propanone par l'ion hydrogénochromate

Aurélie 02/10/12

Oxydation du propan-2-ol en propanone par l'ion hydrogénochromate.

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On donne les couples oxydant réducteur : C₃H₆O / C₃H₈O et HCrO₄^- / Cr³⁺.
Ecrire les demi-équations électroniques puis l'équation de la réaction.
Oxydation : 3 fois { C₃H₈O = C₃H₆O + 2H⁺ +2e^- }
Réduction : 2 fois { HCrO₄^- +3e^- + 7H⁺ = Cr³⁺+4H₂O }
Ajouter : 3C₃H₈O +2HCrO₄^- +6e^- + 14H⁺= 3C₃H₆O + 6H⁺ +6e^- +2Cr³⁺+8H₂O.
Simplifier : 3C₃H₈O +2HCrO₄^- + 8H⁺= 3C₃H₆O +2Cr³⁺+8H₂O.
Expérience 1 : température T et volume V du milieu réactionnel sont constants ; concentrations initiales :
alcool C_{1 0} = 0,080 mol/L ; hydrogénochromate C_{0 2} = 1,08 10^-3 mol/L.
On mesure la concentration de l'ion hydrogénochromate C₂ au cours du temps :

t(min)
0
10
20
30
40
50
60
80

C₂ (mmol/L)
1,08
0,851
0,671
0,529
0,417 0,329 0,259 0,161
X_vol ( mmol/L)
½(C_{0 2} - C₂ )
0
0,115
0,205
0,276
0,332
0,376
0,411
0,460

Etablir le tableau d'avancement et en déduire le réactif limitant.

avancement (mol)
3C₃H₈O +2HCrO₄^- + 8H⁺ = 3C₃H₆O +2Cr³⁺ +8H₂O

début
0
C_{1 0} V C_{0 2} V
excès
0
0

solvant

en cours
x
C_{1 0} V-3x C_{0 2} V-2x 3x
2x

fin
x_f
C_{1 0} V-3x_f C_{0 2} V-2x_f 3x_f
2x_f

Si C₃H₈O est en défaut : C_{1 0} V-3x_f =0 ; x_f =C_{1 0} V/3 = 0,027 V mol.
Si HCrO₄^-est en défaut : C_{2 0} V-2x_f =0 ; x_f =C_{2 0} V/2 = 5,4 10^-4 V mol.
On retient la plus petite valeur : HCrO₄^-est le réactif limitant.
On appelle avancement volumique le rapport x/V = X_vol.
Etablir la relation entre X_vol, C_{2 0} et C₂.
C₂ =(C_{0 2} V-2x) / V = C_{0 2} -2x/V = C_{0 2} -2X_vol.
Compléter le tableau ci-dessus en calculant X_vol aux différentes dates et tracer la courbe X_vol = f(t).
X_vol = ½(C_{0 2} - C₂ ).

Définir le temps de demi-réaction t_½ et déterminer sa valeur.
Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l'avancement est égal à la moitié de l'avancement final.
X_vol _f =C_{2 0} /2 = 5,4 10^-4 mol = 0,54 mmol.

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Expérience 2 : température T et volume V du milieu réactionnel sont constants ; concentrations initiales :
alcool C_{1 0} = 15 mmol/L ; hydrogénochromate C_{0 2} = 10 mmol/L.
On mesure la concentration de l'ion chrome (III) au cours du temps :

Quel est le réactif limitant ? Quelles seront les concentrations finales des réactifs ?
Si C₃H₈O est en défaut : C_{1 0} V-3x_f =0 ; x_f =C_{1 0} V/3 = 5,0 V mmol.
Si HCrO₄^-est en défaut : C_{2 0} V-2x_f =0 ; x_f =C_{2 0} V/2 = 5,0 mmol.
Les réactifs sont en proportions stoechiométriques. les réactifs sont entièrement consommés; leurs concentrations finales sont nulles.
Quelle est la durée approximative de la seconde expérience ?
Le graphe conduit à environ 500 min.

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