Corrigé manip-radio TOURS 2011

1.1) Les  deux couples oxydant / réducteur mis en jeu .sont : S2O82-aq / SO42- aq et I2 aq/ I-aq.
1.2) Calcul des quantités de matière initiales des ions iodure, des ions peroxodisulfate et des ions potassium dans le mélange initial :

Dissolution de l’iodure de potassium : KI(s) → K+ (aq)   + I- (aq) ;   n(I-aq)0 = 0,300  × 2/15 = 4,0 10-2 mol.
Dissolution du peroxodisulfate :K2S2O8(s) → 2K+ (aq)    + S2O82-aq

n(S2O82- aq)0 = 0,300 × 1/30 = 1,0 10-2 mol.
Les ions K+ sont apportés par les deux solutés : n(K+ aq)0 = 4,0 10-2 + 2,0 10-2 = 6,0 10-2 mol.
1.3) L’évolution de la couleur de la solution est observable donc la réaction n’est pas immédiate, elle peut être qualifiée de lente.
1.4) Tableau d’avancement

  avancement (mol) 2 I-aq                +          S2O82-aq    =       I2aq            +    2 SO42-aq.
initial

0

0,04 0,01 0 0
en cours

x

0,04 – 2 x 0,01 – x x 2 x
fin

xmax

0,04 – 2 xmax 0,01 – xmax xmax 2 xmax

1.5) Quantité de diiode formée à l’état final
Si I-aq est en défaut : 0,04 – 2 xmax = 0 ; xmax=  0,02 mol.
Si S2O82-aq est en défaut : 0,01 – xmax = 0 ; xmax== 0,01 mol. On retient la plus petite valeur : S2O82-aq est en défaut,  il est le réactif limitant. Il se forme donc 0,010 mol  = 10 mmol de I2aq.

2) Etude cinétique
2.1) L’ajout d’eau froide bloque de la réaction.

2.2) La réaction doit être rapide et totale.
2.3) La solution titrante se trouve dans une burette graduée.
2.4) L’empois d’amidon joue le rôle d’indicateur de fin de réaction.
2.5) Tableau d’avancement de la réaction du dosage

  avancement (mol) I2 (aq) 2 S2O32-(aq) 2 I- S4O62-
initial

0

C V0 C3 VE 0 0
en cours

x

C V0 - x C3 VE – 2 x 2 x x
fin

xmax

C V0 - xm C3VE – 2 xm    

A l’équivalence les quantités de matière des réactifs sont en proportions stoechiométriques de l’équation du dosage : x = n(I2aq) = n(S2O32-aq)/2.
xm = c3  × VE/2  = 0,5 × 0,01 VE  ; [I2aq] = xm/V0 = c3 × VE/2 V0  = x/V(volume total de la solution) d’où X = c3 × VE  × V/2 V0  = 0,01 × 600 × VE/50 = 0,12 V.

2.6) Vitesse de réaction : elle est donnée par la relation : v = (1/V) × dx/dt avec v : vitesse de réaction en mol.L-1.s-1 ; V volume du système chimique en L ; x avancement en mol ; t temps en s.

dx/dt est le coefficient directeur de la tangente à la courbe à la date t.  On peut donc déterminer graphiquement [dx/dt]t=0 puis en divisant par V = 0,60 L, calculer la vitesse initiale de la réaction.
v(t=0) = 0,036 / 0,6 = 0,06 mmol L-1 min-1.


2. 7) Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l’avancement est égal à la moitié de l’avancement final. La réaction étant totale

       xfin = xmax = 0,010 mol.
   x = ½xfin = 0,005 mol = 5,0 mmol. Le graphe ne permet pas la détermination de t½.Corrigé manip-radio TOURS 2011 dans Corrigés concours manip radio 2011 cbe_evolution_x_sol

 

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