Professeur : Mohamed lemine ould Hasnat

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1 Professeur : Mohamed lemine ould Hasnat

2 Exercice 1 Pendant toutes l expérience, la température reste à 25 C. A t=0, on réalise une solution aqueuse de concentration en acide oxalique [H C O ] = 0,2 mol. L et en ion dichromate [Cr O ] = 0,01 mol. L. 1/ Écrire l équation de la réaction. On donne : Cr O Cr E = 1,33 V et CO H C O E = 0,49 V On suit l évolution de la concentration en ions Cr formés. 2/ Définir la vitesse de formation des ions Cr et déterminer graphiquement sa valeur à t = 20 min. 3/ Vers quelle limite tend la concentration en ions Cr lorsque t tend vers l infini? Ce résultat estil en accord avec la courbe? Exercice 2 L oxydation des ions iodure I par l eau oxygénée H O est une réaction lente. On donne les potentiels standards des couples redox : E (I I ) = 0,54V et E (H O H O) = 1,77 V. A l instant t = 0, on mélange 3mL d acide sulfurique de concentration 2 mol/l avec 9 ml d une solution d iodure de potassium de concentration 10 mol/l et 3mL d eau oxygénée de concentration 1,25.10 mol/l. À différents instants, on mesure les concentrations du diiode formé pour représenter la courbe [I ] = f(t). 1 Écrire l équation-bilan de la réaction. 2.1 Calculer à t = 0, les concentrations initiales : [I ], des ions iodure et [H O ] de l eau oxygénée. Préciser le réactif limitant. 1

3 2.2 Définir la vitesse instantanée de formation du diiode. La calculer à l instant t = 200 min. Comment varie la vitesse et quel est le facteur cinétique agissant? 3 Déterminer la concentration du diiode après un temps infini. On la représentera par [I ]. Ce résultat est-il en accord avec la courbe? 4 Déterminer le temps de demi-réaction t /. Exercice 3 On se propose l étude cinétique de la réaction d oxydation des ions iodure (I ) par les ions peroxodisulfate (S O ). A/Préparation des solutions : 1) Quelle masse de peroxodisulfate d ammonium (NH ) S O faut-il utilisée pour préparer 100 ml d une solution (S) de concentration molaire 0,1 mol L? On donne : M(H) = 1g. mol ; M(N) = 14g. mol M(O) = 16 g. mol ; M(S) = 32 g. mol 2) On dispose d eau distillée, de verrerie de laboratoire et d une solution d iodure de potassium (K + I ) de concentration molaire. C = 1mol. L - Quel volume de cette solution faut-il utiliser pour obtenir 100 ml d une solution (S ) d iodure de potassium de concentration molaire 0,1 mol L? Expliquer la méthode de préparation en précisant le matériel utilisé. B/ Étude de la réaction : A l instant t=0, on réalise le mélange (M) de 100 ml de solution (S) et de 100 ml de solution (S ). La réaction lente qui se produit est : S O + 2I 2SO + I On suit l évolution de la concentration du diiode I ; et on obtient la courbe I = f(t) (fig. ci-dessus). 2

4 1/ Calculer les concentrations initiales en ions iodure [I ] et en ions peroxodisulfate [S O ]. En déduire le réactif limitant. 2/ Définir puis calculer la vitesse moyenne de formation des ions iodure entre les instants : t = 15 min et t = 40 min. 3/ A partir de la courbe, expliquer qualitativement, comment varie la vitesse de formation de I au cours du temps. Donner une explication à cette constatation. 4/ Définir la vitesse de formation de I, puis calculer sa valeur maximale. En déduire la vitesse maximale de disparition des ions iodure I. 5/ Déterminer la composition finale du mélange réactionnel. 6/ Sachant que la réaction étudiée est réalisée en présence des ions Fe comme catalyseur, comment devient l allure de la courbe I = f(t) si la réaction étudiée est réalisée sans la présence des ions Fe.? Exercice 4 1/ A l instant t = O, on réalise le mélange (M) de V = 100 ml de solution S de peroxodisulfate d ammonium de concentration c = 10 mol. L et V = 100 ml de solution S d iodure de potassium de concentration c = 0,2 mol. L. a) Écrire l équation-bilan de la réaction, lente, qui se produit. b) Quelle est, à t = O, la concentration molaire en ions peroxodisulfate S O, notée [S O ] dans le mélange réalisé? On donne les potentielles des couples intervenants : E (S O /SO ) = 2,01 V ; E (I /I ) = 0,62 V 2/ On prélève à différentes dates t, des volumes V = 10 ml de ce mélange (M), que l on refroidit dans l eau glacée. a) Pourquoi prend-t-on la précaution de refroidir le prélèvement? Préciser les facteurs cinétiques qui interviennent. b) Dans chacun des prélèvements, on dose le diiode I formé par une solution de thiosulfate de sodium (2Na + S O ) de concentration c = 10 mol. L, en présence d empois d amidon ; la réaction rapide totale du mélange est : I + 2S O 2I + S O 3

5 Dans le tableau ci-après on a regroupé les différentes valeurs V du volume de thiosulfate de sodium nécessaire au dosage des différents prélèvements. b1) Exprimer la relation entre la quantité de matière du diiode n, présent dans le prélèvement, et la quantité de matière d ions thiosulfate, n, nécessaire à son dosage. b2) En déduire en fonction de c, V et V, la concentration [I ] contenu dans chaque prélèvement de volume V. c) Montrer qu à l instant t, la concentration en ion peroxodisulfate vaut : [S O ] = [S O ] [I ]. d) Compléter le tableau proposé. 3/représenter la courbe de la fonction [S O ] = f(t) Échelle : en abscisse 1cm pour 5min, origine t=0 ; en ordonnée 1cm pour 0,2 mmol/l, origine [S O ] = 45 mmol/l. 4/ a) Définir puis calculer la vitesse de disparition des ions peroxodisulfate S O à la date t = 20 min, ainsi que celle des ions iodure I à la même date. t(min) V 2 (ml) 0 2,4 4,0 5,6 6,1 6,9 7,4 8,4 9,2 [I 2 ](mmol/l) S 2 O 8 2 (mmol/l) b) Calculer la vitesse moyenne de disparition des ions peroxodisulfate S O, entre les instantes t = 10 min et t = 30 min. 5/ La réaction étudiée est lente. Quels moyens connaissez-vous pour augmenter la vitesse de disparition des ions S O? 4

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