C03 : ETUDE EXPÉRIMENTALE DE LA CINÉTIQUE D’UNE RÉACTION

(ceci est un aperçu du sujet, consulter le document Word pour avoir le document d'origine)

  1. OBJECTIFS

La réaction étudiée (1) est la réaction d’oxydoréduction entre les ions iodure I et les molécules d’eau oxygénée H2O2.

- Equation bilan de cette réaction H2O2 aq + 2 Iaq + 2 H+aq ® 2H2O +I2 aq équation (1)

  1. PRINCIPE

Pour suivre l’évolution de cette réaction (1), on dose le diiode obtenu à différentes dates dans le milieu réactionnel, à l’aide d’une solution de thiosulfate de sodium, en présence d’empois d’amidon (ou thiodène)

 

L’équation de cette réaction (2) est : I2 aq + 2 S2O32–aq ® S4O62–aq + 2 Iaq équation (2)

 

Cette réaction possède les caractéristiques nécessaires à une réaction de titrage : elle est rapide et totale.

L’empois d’amidon prend une teinte bleue en présence de traces de diiode ; le mélange se décolore dès que le diiode disparaît. L’équivalence est donc obtenue quand la coloration de la solution passe du bleu à l’incolore.

 

Problème : Comment doser le diiode obtenu

  1. sans perturber le milieu réactionnel ?® En titrant un prélèvement de volume V (ici V = 10ml)

  2. à une date t déterminée ? ® Dès que le prélèvement est fait on y ajoute un tube à essai d’eau glacée en notant la date t à laquelle on fait cet ajout. On bloque ainsi momentanément la cinétique de la réaction étudiée en abaissant la température, ce qui laisse le temps de doser le diiode obtenu.

  1. MANIPULATION

1) Mode opératoire : Lire l’ensemble du protocole avant de commencer

ATTENTION, dans ce TP, l’organisation est très importante :

· Un élève prépare les 3 béchers d’eau glacé avec un glaçon et l’empois d’amidon puis verse à chacun 10 mL du mélange en lisant à chaque fois la date sur le chronomètre. Les solutions glacées peuvent alors rester en attente avant leur dosage.

· Le deuxième élève fait les dosages.

2) Tableau de résultats.

temps

0

t1=

 

(~ 1’)

t2=

 

(~ 1’30’’)

t3=

 

(~ 2’)

t4=

 

(~ 2’30’)

t5=

 

(~ 3’)

t6=

 

(~ 3’30’)

t7=

 

(~ 4’)

t8=

 

(~ 5’)

t9=

(~ 6’)

(mL)

0

         

Temps

t10=

(~ 7’)

t11=

 

(~ 8’)

t12=

 

(~ 9’)

t13=

 

(~ 10’)

t14=

 

(~ 12’)

t15=

 

(~ 14’)

t16=

 

(~ 16’)

t17=

 

(~ 18’)

t18=

(~ 20’)

(mL)

         
  1. EXPLOITATION DES RESULTATS
  1. Quels sont les couples mis en jeu de la réaction dont on suit le dosage (équation 1) ? Quel est l’oxydant, quel est le réducteur ? Ecrire les demi- équations d’oxydation et de réduction et retrouver l’équation proposée.
  2. Réaction de titrage (équation 2) : Rappeler la définition de l’équivalence. Donner la relation que l’on peut écrire à l’équivalence. En déduire la relation soit où nI2 représente la quantité de matière de diiode obtenus dans le prélèvement de 10mL à la date t et dosés.
  3. A l’aide de synchronie, créer les variables " temps " (en s) et "volume " (en mL) dans le tableur. Remplir le tableau de valeurs.
  4. Créer dans la feuille de calcul la variable nI2 puis indiquer la formule permettant de calculer cette grandeur (attention aux unités, le volume de thiosulfate est en mL, il faut le convertir dans la formule en litre).
  5. Paramétrer synchronie pour faire afficher le graphe nI2=f(temps) (menu paramètres, courbes, cocher fenêtre 1 pour la variable nI2, aucune fenêtre pour le temps puis onglet fenêtre, choisir " temps " pour l’abscisse puis pour l’échelle : 0 à 1300 s pour le temps et 0 à 4E-4 mol pour nI2).
  6. Calculer les quantités initiales de réactifs présents dans un volume de 10 mL du mélange réactionnel de l’équation 1. On négligera le volume d’acide sulfurique devant les volumes des 2 autres solutions mélangées.
  7. Faire un tableau d’avancement concernant 1es quantités de matière présentes dans 10 mL de ce mélange. Déterminer le réactif limitant. Justifier le choix de la fiole jaugée et de l’éprouvette graduée utilisées pour faire le mélange.
  8. Que faut-il changer à la courbe pour représenter l’avancement x(t) ? Calculer la vitesse de réaction à la date t @ 6 min
  9. La réaction étudiée est lente mais totale. Etait- elle terminée au moment de la dernière mesure ?
  10. Le temps de demi-réaction t 1/2 est la durée au bout de laquelle l’avancement est égal à la moitié de l’avancement final. Déterminer graphiquement t 1/2.

Matériel

Par groupe :

Au bureau :

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depuis le 1er septembre 2001