Aurélie 09/04/07
 

Concours manipulateur électroradiologie médicale : eau oxygénée et ion iodure ; un acide : le phénol 2006 ( St Germain)

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exercice 1 : (4 points).


On étudie à 20 ° C la cinétique de la réaction de l'eau oxygénée avec les ions iodures en milieu acide. Il s'agit d'une réaction totale. Le volume total est 0,1 L.

les concentrations initiales des réactifs sont : [H2O2]0=0,1 mol/L ; [I-]0=0,4 mol/L.

Les couples d'oxydo-réduction sont : I2/I- ; O2/H2O2 ; H2O2 / H2O.

  1. Ecrire les deux demi-équations des couples intervenants dans la réaction entre les ions iodure et l'eau oxygénée.
  2. Ecrire l'équation chimique de la réaction.
  3. Le milieu est acide. Les ions H3O+ catalysent-ils la réaction ?
  4. Donner la définition de la vitesse volumique de la réaction en précisant la signification de chacun des termes.
  5. Que vaut [I2]oo en fin de réaction ?
Demi-équations des couples intervenants dans la réaction :

  H2O2 + 2H3O+ + 2e- = 4 H2O. ( l'oxydant se réduit)

2I- = I2+ 2e- ( le réducteur s'oxyde)

Equation chimique de la réaction :

H2O2 + 2H3O+ +2I- = I2+4 H2O.

Les ions H3O+ ne catalysent pas la réaction ; c'est l'un des réactifs.

Définition de la vitesse volumique de la réaction :

v = 1/Vdx/dt avec V : volume de la solution et x : l'avancement en mol ; t est le temps.

avancement (mol)
H2O2
+ 2H3O+
+2I-
= I2
+4 H2O
initial
0
0,1*0,1 = 0,01
en excès
0,4*0,1 = 0,04
0
solvant en grand excès
en cours
x
0,01-x
0,04-2x
x
fin
xmax
0,01-xmax
0,04-2xmax
xmax
0,01
0
0,02
0,01
[I2]oo en fin de réaction vaut 0,01 /0,1 = 0,1 mol/L.




exercice 2 : (4 points).

Le phénol C6H5OH est un acide dont la solution aqueuse possède des propriétés antiseptiques. On note V le volume de la solution. Le pH de la solution étudiée vaut 5,0

  1. Donner la définition d'un acide ; quelle est la base conjuguée du phénol ? Ecrire l'équation de la réaction du phénol avec l'eau.
  2. Sachant qu'un litre de solution contient 9,4 g de phénol, calculer sa concentration molaire C.
  3. Etablir le tableau d'avancement de la réaction.
    - Déterminer l'expression littérale de l'avancement maximal et de l'avancement final.
  4. Définir et calculer le taux d'avancement final.
    - Cette réaction est-elle totale ? Justifier.
Un acide est une espèce susceptible de céder un proton H+.

La base conjuguée du phénol est l'ion phénate C6H5O-.

Equation de la réaction du phénol avec l'eau :

C6H5OH + H2O =C6H5O- + H3O+.

Concentration molaire C :

M = 6*12+6+16=94 g/mol

n=m/M= 9,4/94 = 0,1 mol dans 1 L.

Tableau d'avancement de la réaction :

avancement (mol)
C6H5OH
+ H2O
=C6H5O-
+ H3O+
initial
0
CV
solvant en grand excès
0
0
en cours
x
CV-x
x
x
fin
xmax = CV
CV-xmax
xmax
xmax
xfin= V 10-pH
CV-xfin

xfin
xfin = V 10-pH
xmax = CV = 0,1*1 = 0,1 mol ; xfin = V 10-pH =1* 10-5 mol

Taux d'avancement final t = xfin/xmax =V 10-pH /(CV)=10-pH /C=10-5/0,1 = 10-4.

Le taux d'avancement final est très inférieur à 1 : la réaction est très limitée.


 

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