Aurélie 09/03

cinétique suivi par spectroscopie Polynésie 03

avec calculatrice

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Transformation lente, totale, de décomposition de l'eau oxygénée par les ions iodures en présence d'acide sulfurique.

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

La solution de diiode étant colorée, la transformation est suivie par spectroscopie :mesure de l'absorbance de la solution, grandeur proportionnelle à la concentration en diiode.

I- étude théorique :

  1. Donner la définition d'un oxydant, d'un réducteur
  2. Identifier dans l'équation les deux couples redox mis en jeu et écrire leurs demi-équations correspondantes. 

II- suivi de la réaction : à la date t=0 on mélande 20 mL d'une solution d'iodure de potassium ) 0,1 mol/L acidifiée par l'acide sulfurique en excès, 8 mL d'eau et 2 mL d'eau oxygénée à 0,1 mol/L.
t (s)
0
126
434
682
930
1178
1420
oo
[I2] mmol /L
0
1,74
4,06
5,16
5,84
6,26
6,53

  1. Le mélange initial est-il stoéchiométrique ?
  2. Etablir le tableau d'avancement de la transformation.
  3. Donner la relation entre [I2] et l'avancement x .
  4. déterminer l'avancement maximal. En déduire la valeur théorique de la concentration en diiode formé lorsque la réaction est terminée.
  5. Donner la composition du mélange à t = 300 s.
  6. Comment évolue la vitesse de la réaction au cours du temps. Justifier. Quel facteur cinétique peut être responsable de cette variation ?
  7. Définir temps de demi-réaction puis le déterminer. 
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corrigé
oxydant : espèce, ion ou molécule susceptible de gagner des électrons

H2O2 + 2H++2e- = 2H2O

réducteur : espèce, ion ou molécule susceptible de céder des électrons

2I-= I2+2e-.

KI : 20 10-3 * 0,1 = 2 10-3 mol

H2O2 : 2 10-3 * 0,1 = 2 10-4 mol

H2O2
+ 2I-
+2H3O+
=I2
+4H2O
initial
2 10-4 mol
2 10-3 mol
excès
0
solvant
en cours
2 10-4 -x
2 10-3 -2x
x
fin
0



à la fin l'un au moins des réactifs a disparu :

2 10-4 -xmax = 0 soit xmax = 2 10-4 mol ( H2O2 en défaut)

2 10-3 -2xmax = 0 soit xmax =10-3 mol (I- en excès)

[I2]fin = 2 10-4 / ((20+8+2)10-3)= 6,66 10-3 mol/L.

à t = 300 s, x=10-4 mol ( lecture graphe)

H2O2 : 10-4 mol ; I- : 2 10-3 -2*10-4 = 1,8 10-3 mol ; I2 : 10-4 mol ;

La vitesse décroît au cours du temps ( le coefficient directeur de la tangente à la courbe diminue avec le temps) du fait de la diminution des quantités de matière des réactifs.

t½ : temps au bout duquel l'avancement x est égal à la moitié de l'avancement final ( la moitié du réactif limitant a alors disparu).

 

 

à suivre
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