Exercices sur le suivi cinétique d’une transformation par spectrophotométrie - correction, Exercices de Chimie Organique
Renee88
Renee8823 April 2014

Exercices sur le suivi cinétique d’une transformation par spectrophotométrie - correction, Exercices de Chimie Organique

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Exercices de sciences chimiques sur le suivi cinétique d’une transformation par spectrophotométrie - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Étude du fonctionnement d’un spectrophotomètre, Étude du p...
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Exercice 1 Suivi cinétique d'une transformation par spectrophotométrie (6 points)

EXERCICE 2 Bac S 2011 Liban SUIVI CINETIQUE D’UNE TRANSFORMATION PAR SPECTROPHOTOMETRIE (6 points)

A. Étude du fonctionnement d’un spectrophotomètre. 1. Étude du réseau 1.1.1. Lorsque la lumière traverse une fente de petite largeur on observe un phénomène de diffraction. La lumière ne se propage plus en ligne droite.

1.1.2. a

   où la longueur d'onde  et la largeur a de la fente s’expriment en mètres (m).

L’écart angulaire  s’exprime en radians (rad).

1.1.3. Dans le triangle (OAB), tan    =

L

2 D

. L

D 2  

or = a

 

=D. L

2 a

soitL = =

. .2 D

a

1.1.4. L = ,9

6

2 500 10 2 0

100 10

  

 = 2,0×10-2 m = 2,0 cm

1.1.5. Au centre les différentes taches provoquées par les différentes radiations colorées se superposent : on observe une tache centrale blanche. Sur les bords les radiations ne se superposent pas mais se juxtaposent, on observe des irisations. 1.2. La radiation la plus déviée est celle de longueur d’onde la plus élevée. Elle possède une couleur rouge. 2.Étude du prisme 2.1. Un milieu est dispersif si la célérité de l’onde dans ce milieu dépend de sa fréquence.

2.2. sin i2 = .sinair 1n i

n

D’après l’énoncé : nR < nB donc .sin .sinair 1 air 1

R B

n i n i

n n 

2R 2Bsin i >sin i

La fonction sinus est croissante sur l’intervalle 20 i 90   donc 2R 2Bi > i

L’angle de réfraction est le plus grand pour la radiation rouge. B. Suivi cinétique par spectrophotométrie d’une transformation chimique 1. Relation entre l’absorbance A et la concentration en diiode [I2]

1.1. L’ion iodure est le réactif limitant, on a donc n0 – 2xmax = 0, soit xmax = .0 0 0n C V

2 2 

Or n(I2) = xmax

[I2(aq)]finale = max 0x n

V 2V 

[I2(aq)]finale= .

.( )

0 0

0 1

C V

2 V V Remarques unités

mol .mL

L mL

= mol

L

[I2(aq)]finale = , ,

,

22 0 10 1 0

2 2 0

 

 = 5,0×10-3 mol.L-1

L O

A

B

1.2. Au bout d’une durée suffisante, la transformation est terminée, on lit alors graphiquement sur la courbe A=f(t) la valeur de Afinale = 1.

k =

( )2 aq finale

A

I  

k = -, 3

1

5 0 10 = 2,0102 mol-1.L

2. Relation entre l’absorbance et l’avancement de la réaction x 2.1. D’après la loi de Beer-Lambert A(t) = k.[I2(aq)](t)

Or [I2(aq)](t) = ( )

0 1

x t

V V donc A = k .

( )

0 1

x t

V V

Finalement ( ) . ( )0 1 V V

x t A t k

 

2.2. 0 1 V V

k

 =  , ,

,

3

2

1 0 1 0 10

2 0 10

 

 =1,010-5 mol

Sur l’axe des ordonnées on lit xfinal = 0,01 , de plus Afinale = 1

x(tfinale) = 0 1V V

k

 .A(tfinale)

0,01 mmol = 1,0×105 mol × 1,0 L’unité de l’avancement x sur l’axe des ordonnées est la milimole. 3. Étude de la vitesse volumique de réaction

3.1. vR.= 1 dx

. V dt

Avec V volume du milieu réactionnel (considéré constant, ici V = V0 + V1) et x l’avancement de la réaction en mol. 3.2. La vitesse volumique à la date t est proportionnelle au coefficient directeur de la tangente à la courbe x= f(t) à cette date. Or ces coefficients directeurs diminuent au cours du temps, la vitesse volumique de réaction diminue au cours du temps. 3.3. La concentration des réactifs diminue au cours du temps, les chocs entre les molécules sont de moins en moins nombreux et donc la vitesse diminue. 3.4. t1/2 correspond à la durée au bout de laquelle x(t1/2) = xfinal/ 2. Graphiquement on mesure t1/2 = 300 s.

x(t1/2) = 0,005

xfinal =

t1/2

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