Aurélie 03/03
oxydo-réduction

d'après kiné Hte Normandie 03

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L'ion thiosulfate participe à deux couples redox :

ion tétrathionate / ion thiosulfate S4O62- / S2O32-

ion thiosulfate /soufre S2O32- /S(s)

  1. L'ion thiosulfate se dismute ; il réagit en tant qu'oxydant d'une part et de réducteur d'autre part : écrire les demi-équations électroniques des deux couples mis en jeu et la réaction de la réaction de cette dismutation.
  2. Cette réaction est lente et totale ; elle peut être suivie à l'œil par l'apparition d'un précipité jaune de soufre. Le milieu opérationnel s'opacifie ainsi progressivement Afin d'étudier cette réaction on procède à la série d'expériences suivantes : On dispose de solutions de thiosulfate de sodium de concentration c1=0,25 mol/L, d'acide chlorhydrique de concentration c3=1mol/L. On prépare les mélanges précisés dans le tableau ci-dessous. On verse dans des béchers identiques, sous le fond des quels on a dessiné une croix noire, un volume v1 de solution de thiosulfate de sodium, puis un volume v2 d'eau. On déclenche le chronomètre à la date précise où un volume v3 d'acide chlorhydrique est ajouté. On regarde au dessus du bécher et on note la durée au bout de laquelle la croix n'est plus visible en raison de l'opacité du mélange.
    mélange
    v1(mL)
    v2(mL)
    v3(mL)
    durée (s)
    1
    10
    34
    6
    130
    2
    20
    24
    6
    90
    3
    30
    14
    6
    60
    4
    40
    4
    6
    25
    Pourquoi ajoute-t-on un volume v2 d'eau dans chaque mélange ?
  3. Calculer la concentration des réactifs dans chaque mélange et présenter les résultats dans un tableau.
  4. Justifier l'évolution de la durée l'opacification du mélange 1 au mélange 4.
  5. Etablir le tableau d'avancement de la réaction étudiée. Pour chaque expérience, quel est l'avancement maximal, le réactif limitant ? L'un des mélange présente-t-il une particularité ? Laquelle ?
  6. Pour chaque mélange, calculer la masse de soufre apparue à la fin de la réaction. décrire l'aspect des béchers lorsque la transformation chimique est arrivée à son terme.

masse atomique molaire (g/mol) : S=32 ; O=16 ; H=1.

 

corrigé


4S2O32- = 2S4O62- + 4e- oxydation

S2O32- +6 H+ + 4e- = 2 S(s) + 3H2O réduction

5S2O32- + 6 H+ = 2S4O62- +2 S(s) + 3H2O oxydo-réduction

Le volume total du mélange doit être constant.
mélange
[S2O32- ] mol/L
[H+]mol/L
1
v1c1/50=10*0,25/50= 0,05
v3c3/50=6*1/50=0,12
2
20*0,25/50= 0,1
0,12
3
30*0,25/50 = 0,15
0,12
4
40*0,25/50= 0,2
0,12
La concentration d'un réactif est un facteur cinétique : la vitesse est d'autant plus grande ( réaction plus rapide) que la concentration en ion thiosulfate est plus grande.

mélange 1
5S2O32-
+ 6 H+
= 2S4O62-
+2 S(s)
initial
2,5 10-3 mol
6 10-3 mol
0
0
en cours
2,5 10-3 -5x
6 10-3 -6x
2x
2x
fin
2,5 10-3 -5xmax
6 10-3 -6xmax
2xmax
2xmax
mélange 1 : xmax= 5 10-4 mol , acide en excès

mélange 2 : xmax= 10-3 mol , conditions stoéchiométriques, ni excès, ni défaut.

mélange 3 : xmax= 10-3 mol , ion thiosulfate en excès de 5 10-4 mol

mélange 4 : xmax= 10-3 mol , ion thiosulfate en excès de 10-3 mol

masse de soufre : 2 xmax * 32 g

mélange 1 : 2*5 10-4 *32 = 0,032 g opacité moindre que dans les autres mélanges.

mélanges 2, 2, 3 : 2*10-3*32 = 0,064 g opacité identique.

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