TEMPS, MOUVEMENT ET EVOLUTION 1 CHAPITRE 9 CINETIQUE ET CATALYSE ACTIVITE 1

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1 TEMPS, MOUVEMENT ET EVOLUTION 1 CHAPITRE 9 CINETIQUE ET CATALYSE ACTIVITE 1

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4 COMPRENDRE CHAPITRE 9 TEMPS ET EVOLUTION CHIMIQUE : CINETIQUE ET CATALYSE EXERCICE 1: A 5 C, une solution contenant des ions peroxodisulfate S O 8 incolores et des ions iodure I- incolores se transforment lentement. Le tableau ci-après traduit l évolution d un système contenant initialement 10,0 mmol de peroxodisulfate d ammonium et 50,0 mmol d iodure de potassium. t (min) 0, n ( S O ) (mmol) 10,0 9,0 8,3 7,05 6,15 5,4 4,9 4, Ecrire avec les nombres stoechiométriques entiers les plus petits possibles, l équation de la réaction, sachant qu elle fournit du diiode I de couleur brune et des ions sulfate incolores Etablir le tableau d avancement correspondant.. Par quelle(s) méthode(s) peut-on suivre le déroulement de la réaction? 3. Exprimer l avancement x en fonction de n ( S O ). 4. Tracer la courbe x =f(t). En déduire la composition du mélange réactionnel pour t = 7,5 min. 5. Déterminer la composition du mélange réactionnel lorsque l évolution du système sera achevée. 8 EXERCICE : L eau oxygénée H O se décompose lentement en eau et dioxygène, selon la réaction d équation : H O H O + ½ O On se propose d étudier la cinétique de cette réaction. Pour cela, on effectue des prélèvements échelonnés dans le temps. Chaque prélèvement a un volume V P = 10,0 ml. On dose l eau oxygénée restante par une solution acidifiée de permanganate de potassium, de concentration C = 15,0 mmol.l -1. Les volumes V E nécessaires pour obtenir dans chaque cas l équivalence sont les suivants : t (min) V E (ml) 1,3 7,8 5,7 4,0,9,0 1,55 n(h O ) (mol) 1. Etablir l équation de cette réaction d oxydoréduction. Comment peut-on repérer l équivalence?. Exprimer la quantité n(h O ) de chaque prélèvement en fonction de C et V E. Compléter le tableau ci-dessus. Tracer la courbe n(h O ) = f(t). Données : O / H O ; - MnO 4 / Mn + EXERCICE 3: L acide chlorhydrique réagit sur le zinc en donnant du dihydrogène et une solution de chlorure de zinc (Il) H + (aq) + Zn (s) H (g) + Zn + (aq) À l instant t = 0, on introduit une masse m = 1,0 g de zinc en poudre dans un ballon contenant v = 40 ml d une solution d acide chlorhydrique de concentration molaire C A = 0,50 mol.l -1. On recueille le gaz dihydrogène formé au cours du temps et on en mesure le volume V(H ). On obtient ainsi le tableau t (min) V(H ) (ml) 0 6,3 9,9 1,0 13,5 14, n(h ) (mol) x (mol) 1. Calculer la quantité de dihydrogène n(h ) recueillie aux différentes dates, sachant que, dans ces conditions, le volume molaire des gaz V m est de 4 L.mol-1.. Exprimer l avancement x(t) en fonction de V(H )(t) et de V m. Calculer x(t) pour les différentes dates du tableau. On a tracé ci-dessous (graph1) le graphique de x = f(t). SO 4 x = f(t) x = f(t) 0,6 30 0,5 5 0,4 0 0,3 15 0, 10 0, temps ( min) Graph temps (min) Graph

5 3. Exprimer les quantités de matière des différents constituants en fonction de x(t). 4 Déterminer, à la date t = 3 min, la composition (en quantités de matière) du mélange réactionnel. En déduire la concentration en ions zinc (Il) dans la solution. EXERCICE 4: On réalise la dissolution d une masse m de nitrate d ammonium NaNO 3 (s) dans un volume V de 100 ml d eau : NaNO 3(s) Na + (aq) + On mesure la conductivité σ de la solution au cours du temps. NO 3 -(aq) t (min) σ (ms.m -1 ) 3,0 6,0 8,0 7,0 7,5 + = 5,01mS. m. mol Na 1 Donnée : λ et λ NO3 = 7,14mS. m. mol 1. Exprimer [Na + ] et [NO 3 - ] en fonction de l avancement x de la réaction.. Exprimer la conductivité de la solution σ en fonction de [Na + ] et [NO 3 - ]. 3. En déduire l expression de [Na + ] et [NO 3 - ] en fonction de σ. 4. Pour t = 4 min, déterminer les valeurs de [Na + ] et [NO 3 - ] en mol.l En déduire la valeur de l avancement x pour t = 4 min. 1 EXERCICE 5: On se propose d étudier la réaction lente de l eau oxygénée avec les ions iodure en présence d acide sulfurique, réaction considérée comme totale. L équation de la réaction qui modélise la transformation d oxydoréduction s écrit H 0 + I - + H 3 O + I + 4 H 0 La solution de diiode formée étant colorée, la transformation est suivie par spectrophotométrie. À la date t = 0 s, on mélange un volume V = 0,0 ml d une solution de d iodure de potassium de concentration C 1 = 0,10 mol.l -1 acidifiée avec de l acide sulfurique en excès, 8,0 ml d eau et un volume V =,0 ml d eau oxygénée à la concentration C = 0,10 mol.l -1. On remplit une cuve spectrophotométrique, et on relève les valeurs de I absorbance au cours du temps. On détermine alors, grâce à la loi de BEER-LAMBERT, la concentration [I ] du diiode formé. t (s) [I ] (mmol.l -1 ) 0,00 1,74 4,06 5,16 5,84 6,6 6,53 1. Le mélange initial est-il stœchiométrique?. Établir le tableau d avancement de la réaction. 3. Établir la relation entre [I ] et l avancement x de la réaction. 4. Déterminer l avancement maximal. En déduire la valeur théorique de [I ] lorsque la transformation est terminée. H 0 + I - + H 3 O + I + 4 H 0

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