Aurélie 04/02
cinétique chimique

concours kiné Berck/ mer 2002

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On étudie en fonction du temps l'évolution d'un mélange de 100 mL de solution d'acide oxalique de concentration C1 =0,08 mol/L et de 100 mL de dichromate de potassium de concentration C2=0,02 mol/L.

Les couples d'oxydo-réduction intervenant dans cette réaction sont : Cr2O72- / Cr3+ ; CO2 / H2C2O4.

  1. Ecrire l'équation bilan de cette réaction ( en faisant apparaître l'ion oxonium H3O+)
  2. Les réactifs sont-ils dans les proportions stoéchiomètriques ?
  3. La température étant maintenue constante, on suit la concentration des ions Cr3+ formés au cours de la réaction :
    Déterminer graphiquement la vitesse de formation des ions Cr3+ ( en mol/L/s) à la date 40 s.
  4. Déterminer par le calcul la valeur limite de la concentration des ions Cr3+ en mol/L.
  5. En déduire le temps de demi-réaction ( durée au bout de laquelle la moitié du réactif limitant a disparu)

 

corrigé

oxydo-réduction :

Cr2O72- + 6e- + 14H+ --> 2Cr3+ + 7H2O

3 fois {H2C2O4 -> 2CO2 +2e- +2 H+}

Cr2O72- + 14H+ + 3 H2C2O4--> 2Cr3+ + 6CO2 +6 H+ + 7H2O

Cr2O72- + 8H+ + 3 H2C2O4--> 2Cr3+ + 6CO2 + 7H2O

Cr2O72- + 8H3O+ + 3 H2C2O4--> 2Cr3+ + 6CO2 + 15H2O

Qui est en excès ? :

Cr2O72-
3 H2C2O4
2Cr3+
initial
0,1*0,02 = 2 mmol
0,1*0,08 = 8mmol
0
en cours
2-x
8-3x
2x
fin
2- xmax = 0
8-3 xmax = 2 mmol
2xmax =2 mmol
2-x =0 donne x= 2 mmol

8-3x =0 donne x = 8/3 = 2,66 mmol donc xmax = 2 mmol

l'oxydant est en défaut.

vitesse à t =40 s :

coeff directeur de la tangente à la courbe à t = 40 s.

0,16 mmol /L /s = 1,6 10-4 mol/L/ s.

valeur limite de la concentration en ion chrome III :

Le tableau ci-dessus donne 4 mmol d'ion Cr3+ contenu dans 0,2 L de solution.

[Cr3+] = 4 10-3 / 0,2 = 2 10-2 mol/L = 20 mmol/L.

temps de demi-réaction :

au temps de demi réaction noté t½ la moitié du réactif limitant a disparu : il s'est donc formé 10 mmol d'ion Cr3+.

lire sur le graphe l'abscisse correspondante à [Cr3+] = 10 mmol/L

t½ voisin de 12 s.

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