Chimie- exercitation sur l'état final d’un système chimique - correction, Exercices de Chimie
Renee88
Renee8823 April 2014

Chimie- exercitation sur l'état final d’un système chimique - correction, Exercices de Chimie

PDF (193.1 KB)
3 pages
505Numéro de visites
Description
Exercitation de chimie sur l'état final d’un système chimique : l'étude par spectrophotométrie et le titrage - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Suivi spectrophotométrique de la transformation...
20points
Points de téléchargement necessaire pour télécharger
ce document
Télécharger le document
Corrigé Exercice 2 : Etat final d’un système chimique, Etude pa

Nouvelle Calédonie Novembre 2004

II. ÉTAT FINAL D’UN SYSTÈME CHIMIQUE : ÉTUDE PAR

SPECTROPHOTOMÉTRIE ET TITRAGE (4 points)

1. Suivi spectrophotométrique de la transformation chimique.

1.1. (0,25) On peut effectuer un suivi cinétique par différentes techniques non destructives (qui n'affectent pas

le milieu réactionnel):

- mesure de pression - mesure de conductance G ou conductivité 

- mesure de volume gazeux

1.2.1. (0,25) A est proportionnelle à c, donc A = k.c soit k = c

A

(0,25)Avec le couple de valeurs proposé k = 3100,5

70,1 

= 3,4102 L.mol–1

1.2.2. Le mélange réactionnel absorbe de la lumière à cause de la présence du diiode. L'absorbance est

proportionnelle à la concentration en diiode notée c. On a donc c = k

A

(0,25) )(2 tnI = c  V avec V volume du mélange réactionnel = V1+ V2

(0,25)on retrouve bien )( )(

)( 212 VVk

tA tnI 

1.2.3. (0,25) Pour t = 90 min, on lit dans le tableau A = 0,79.

3 22

10)1010( 104,3

79,0 )90(   In

)90( 2I

n = 4,610–5 mol

1.3.1. v = dt

dx

VS

1

(0,25)Le terme dt

dx est égal au coefficient

directeur de la tangente à la courbe représentative

de la fonction x = f(t) à la date t. Donc la vitesse

est proportionnelle à ce coefficient directeur.

(0,25)On constate que ce coefficient diminue au cours du temps, donc v diminue. Pour t > 80 min, la tangente

est horizontale, donc v = 0. La transformation est terminée.

1.3.2.(0,25) Au fur et à mesure, les réactifs sont consommés et donc leurs concentrations diminuent. Ceci

explique la baisse de la vitesse de réaction au cours du temps. Pour t > 80 min, le réactif limitant est

totalement consommé, la transformation n'évolue plus.

1.3.3. (0,25) Il faudrait augmenter la température pour obtenir plus rapidement l'état final.

2. Titrage du diiode formé après 90 minutes de réaction.

2.1.

(0,5)

2.2. (0,25) Pour V < V'E , les ions thiosulfate sont en défaut et le diiode est en excès.

A l'équivalence les réactifs sont totalement consommés, ils ont été introduits dans les proportions

stœchiométriques.

Pour V > V 'E , les ions thiosulfate sont en excès, tandis que le diiode ayant disparu est le réactif limitant.

A l'équivalence, il y a changement de réactif limitant.

2.3.1.(0,5)

1ère méthode: sans tableau d'avancement

A l'équivalence les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques donc

2I n (5mL) =

2

2 32 OS

n versé soit 2I

n (5mL) = 2

'. 'EVc

Le mélange réactionnel a un volume V1+V2 = 20,0 mL, donc 2I n (90) = 4 2I

n (5mL)

soit 2I n (90) = 2c'.V'E quantité de matière de diiode formé au bout de 90 minutes dans le mélange réactionnel.

2ème méthode: à l'aide du tableau d'avancement Annexe 2 (Facultatif)

Relation stœchiométrique I2(aq) + 2S2O32–(aq) = 2 I–(aq) + S4O62–(aq)

État du système Avancement Quantité de matière en mol

État initial x = 0 2I

n (5mL) n2 = c'.V'E 0 0

Au cours de la

transformation x

2I n x

n2 – 2 x

c'.V'E – 2x 2x x

A l'équivalence xequiv 2I n xequiv = 0 c'.V'E – 2xequiv = 0 2xequiv xequiv

D'après le tableau, on a c'.V'E – 2xequiv = 0 soit xequiv = 2

'. 'EVc

et 2I n xequiv = 0 soit 2I

n (5mL) = xequiv

donc 2I n (5mL) =

2

'. 'EVc

Le mélange réactionnel a un volume V1+V2 = 20,0 mL, donc 2I n (90) = 4 2I

n (5mL)

soit 2I n (90) = 2c'.V'E quantité de matière de diiode formé au bout de 90 minutes dans le mélange réactionnel.

2.3.2. (0,25) 2I n (90) = 22,510–39,210–3

2I n (90) = 4,610–5 mol

2.3.3. (0,25) Oui la valeur calculée est compatible avec celle du 1.2.3. puisque les deux méthodes conduisent

effectivement au même résultat.

burette graduée contenant

une solution étalon de

thiosulfate de sodium

(2Na+(aq) + S2O32–(aq)) de

concentration molaire en

soluté apporté c’ = 2,5×10–3

mol.L-1

erlenmeyer contenant:

- de l’eau glacée

- le mélange réactionnel S de volume V = 5,0 mL.

- quelques gouttes d'indicateur de fin de réaction agitateur magnétique

3. Étude théorique et bilan comparatif.

3.1. (0,25)I2(aq) / I–(aq) oxydation des ions iodure 2I–(aq) = I2(aq) + 2 e–

S2O82–(aq) / SO42–(aq) réduction des ions peroxodisulfate S2O82–(aq) + 2 e– = 2 SO42–(aq)

3.2.1. (0,5)Relation stœchiométrique 2I– (aq) + S2O82–(aq) = I2 (aq) + 2 SO42– (aq)

État du système Avancement Quantité de matière en mol

État initial x = 0 c1.V1 c2.V2 0 0

Au cours de la

transformation x c1.V1 – 2x c2.V2 – x x 2x

État final attendu xmax c1.V1 – 2xmax c2.V2 – xmaxxmax 2xmax

3.2.2. (0,25) Si I– est le réactif limitant alors c1.V1 – 2xmax = 0

soit xmax = 2

. 11 Vc =

2

100,1100,5 31   xmax = 2,510–3 mol

Si S2O82–(aq) est le réactif limitant alors c2.V2 – xmax = 0 soit xmax = c2.V2 = 5,010–3  10,010–3

xmax = 5,010–5 mol

(0,25)Le réactif limitant est celui qui conduit à l'avancement maximal le plus faible, il s'agit donc de S2O82–(aq)

et xmax = 5,010–5 mol.

(0,25)D'après le tableau 2I n = xmax = 5,010–5 mol quantité maximale de diiode

3.3. (0,25) Dans la question 1.2.3., la spectrophotométrie nous a permis de trouver 2I n = 4,610–5 mol

Dans la question 2.3.2, le titrage nous a conduit à la même valeur.

En théorie, si la transformation est totale, on aurait pu obtenir 2I n = 5,010–5 mol.

On peut calculer l'écart relatif entre ces deux valeurs: )(

)()(

2

22exp

In

InIn

th

th =

0,5

0,56,4  = 0,080

(0,25)Soit un écart relatif de 8 % .

(0,25)Deux hypothèses sont possibles:

- soit à t = 90 min, la transformation lente n'était pas terminée.

-soit la transformation totale a eu le temps de se terminer mais des erreurs expérimentales lors du

titrage (erreur sur la détermination de V'E) ou lors du suivi spectrophotométrique ont été commises. (erreurs

peu importantes puisque 8% d'écart seulement)

commentaires (0)
Aucun commentaire n'a été pas fait
Écrire ton premier commentaire
Ceci c'est un aperçu avant impression
Chercher dans l'extrait du document
Docsity n'est pas optimisée pour le navigateur que vous utilisez. Passez à Google Chrome, Firefox, Internet Explorer ou Safari 9+! Téléchargez Google Chrome