Chimie - exercitation sur le suivi d'une réaction lente, Exercices de Chimie
Renee88
Renee8823 April 2014

Chimie - exercitation sur le suivi d'une réaction lente, Exercices de Chimie

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Exercitation de chimie sur le suivi d'une réaction lente. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: La préparation de la solution de permanganate de potassium, la réaction d'oxydoréduction, le suivi spectrophotomé...
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Exo2-Suivi d'une transformation lente 6 pts

ASIE 2004 Exercice2. SUIVI D'UNE RÉACTION LENTE (6 Points)

On étudie la réaction d'oxydation de l'acide oxalique HOOC–COOH (solution incolore)

par l'ion permanganate MnO4–(aq) en milieu acide (solution de couleur violette).

Le suivi de la réaction est réalisé par un enregistrement spectrophotométrique.

1. PREPARATION DE LA SOLUTION DE PERMANGANATE DE POTASSIUM

On dispose d'une solution mère de concentration :

c0 = 1,00 10-2 mol.L-1 et du matériel suivant :

- bechers de 75 mL, 150 mL ;

- pipettes jaugées de 5 mL, 10 mL, 20 mL ;

- éprouvette graduée de 50 mL, 125 mL ;

- fiole jaugée de 50 mL, 100 mL, 250 mL ;

- erlenmeyer de 250 mL.

Décrire, en précisant le matériel utilisé, le protocole à suivre pour préparer 50,0 mL de solution aqueuse

de permanganate de potassium de concentration c1 = 2,00  10-3 mol.L-1.

2. RÉACTION D'OXYDORÉDUCTION

La réaction met en jeu les deux couples suivants: MnO4–(aq) / Mn2+ (aq) et CO2 (aq) /H2C2O4 (aq) .

2.1. Écrire les deux demi-équations d'oxydoréduction de ces deux couples, puis l'équation de la

réaction entre les ions permanganate et l'acide oxalique.

2.2.On mélange V1 = 20,0 mL de la solution aqueuse de permanganate de potassium de concentration

molaire apportée c1 , acidifiée par de l'acide sulfurique, à V2 = 20,0 mL d'une solution aqueuse

d'acide oxalique de concentration molaire apportée c2 = 5,00 10 -2 mol.L-1. Quelle est, à l'instant t = 0, la quantité de matière n01 d'ions permanganate ?

2.3. Quelle est, à l'instant t = 0, la quantité de matière n02 d'acide oxalique ?

2.4. Calculer l'avancement maximal xmax. En déduire le réactif limitant.

2.5.Les ions Mn2+(aq) ne colorent pas le milieu réactionnel.

Comment va évoluer la couleur du mélange lorsque la transformation se déroule ?

3. SUIVI SPECTROPHOTOMÉTRIQUE

La transformation chimique supposée totale étant lente, on peut suivre son évolution par

spectrophotométrie. On mesure l'absorbance A du mélange réactionnel placé dans la cuve du

spectrophotomètre.

3.1. Quelle est l'espèce chimique principalement responsable de l'absorbance A de la solution ?

3.2.Dans les conditions de l'expérience, la concentration des ions permanganate est proportionnelle à

la valeur de l'absorbance A mesurée (courbe 1).

L'absorbance A(t) et l'avancement de la réaction x(t) sont reliés par la relation:

x(t) = (210 –5 – A(t) 10 –5) mol.

Par des logiciels appropriés, on obtient la courbe 2. Les courbes sont données en annexe

(à rendre avec la copie). Elles diffèrent par leurs allures de celles que l'on rencontre en général

lors de la disparition d'un réactif dans une réaction lente.

En quoi la courbe A = f(t) permet-elle de retrouver le réactif limitant ?

3.3. Définir puis déterminer, en justifiant, le temps de demi-réaction.

3.4. Définir la vitesse volumique de réaction en fonction de x(t) .

3.5. Le volume restant constant, en comparant qualitativement les vitesses de réaction

aux dates tl = 100 s, t2 = 600 s et t3 = 1100 s, dire comment évolue la vitesse au cours du temps.

3.6.On refait l'expérience en modifiant uniquement la concentration molaire apportée de la solution

d'acide oxalique :

c2 = 2,50 10 –3 mol.L-1.

3.6.1. Calculer la nouvelle quantité de matière initiale d'acide oxalique.

3.6.2. En déduire le réactif limitant.

3.6.3. Quelle est l'absorbance finale ?

A

2,0

1,5

1,0

0,5

0

0 200 400 600 800 1000 1200 t (s)

Courbe 1. Absorbance en fonction du temps: A = f(t)

ANNEXE (À RENDRE AVEC LA COPIE)

Courbe 2. Avancement en fonction du temps: x = f(t)

t (s)0 200 400 600 800 1000 1200

x (µmol)

20

15

10

5

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