TP n° 3  Réaction entre les ions iodure et peroxodisulfate

 

Matériel :

Prof : 3 béchers de 100 mL (pour les solutions réactives et la solution titrante)

élèves :

Bécher 250 mL ; 50 mL

erlenmeyer 250 mL ;

éprouvette graduée de 50 mL

burette graduée

agitateur magnétique

pipette de 5 mL

propipette

chronomètre

thiodène ou empois d’amidon

solution d’iodure de potassium, notée S1, de concentration molaire apportée c1 = 5,0 × 101 mol.L-1

solution de peroxodisulfate de sodium, notée S2, de concentration molaire apportée c2 = 5,0 × 102 mol.L-1

solution S3 de thiosulfate de sodium, de concentration c3 = 2,0 × 102 mol.L1

Logiciel excel ou synchronie

 

Le port d'une blouse correctement attachée est obligatoire au laboratoire de chimie

But de la manipulation

- Réaliser le suivi temporel d’une transformation chimique.

- Utiliser un tableur pour exploiter les résultats expérimentaux.

Principe

On veut suivre la transformation lente d’un mélange d’ions iodure I- et d’ions peroxodisulfate S2O82-.

Les 2 couples en présence sont :

S2O82- /SO42 - ; I2/I-

Q1) Ecrire l’équation de la réaction notée réaction n° 1.

Pour ce faire, on réalise des prélèvements dans le mélange réactionnel à différentes dates ; on titre le diiode présent dans chaque prélèvement par une solution contenant des ions thiosulfate S2O32-

Q2)  Ecrire l’équation de la réaction de titrage ,notée réaction 2, connaissant les  couples d’oxydoréduction :

I2/I- ; S4O62- / S2O32-

 

Q3) Quels sont les caractéristiques d’une réaction de titrage ?

 

Travail à effectuer :

1. Expérience

1.1. Préparation du mélange réactionnel

- Placer dans un bécher de 250 mL de la glace(préparée avec de l’eau distillée) et de l’eau distillée.

- Dans un erlenmeyer de 250 mL, introduire V1 = 50 mL de solution d’iodure de potassium, notée S1, de concentration molaire apportée c1 = 5,0 × 101 mol.L-1 prélevés à l’aide d’une éprouvette graduée . Penser à laver l’éprouvette graduée !!

- À l’instant de date t = 0 s, y ajouter V2 = 50 mL de solution de peroxodisulfate de sodium, notée S2, de concentration molaire apportée c2 = 5,0 × 102 mol.L-1 prélevés à l’éprouvette graduée et déclencher simultanément le chronomètre.

 

1.2. Préparation de la burette graduée contenant le thiosulfate de sodium

Préparer la burette contenant la solution S3 de thiosulfate de sodium, de concentration

c3 = 2,0 × 102 mol.L1. Placer sous la burette un bécher de 50 mL placée sur un agitateur magnétique.

 

1.3. Mesure à l’instant de date t1 = 5 min

Appeler le professeur pour qu’il observe le prélèvement (appel 1)

- 20 secondes environ avant l’instant de date t1,à l'aide d'une pipette jaugée prélever un volume

V = 5,0 mL de mélange réactionnel (réaction n°1) et le verser dans le bécher de 50 mL.

- À l’instant de date t1, introduire dans ce bécher environ 20 mL d’eau froide,un barreau aimanté.

Appeler le professeur pour qu’il observe le travail qui suit à partir de l’ajout de thiodène

 

(appel 2)

- Quand le dosage est presque terminé(solution jaune pâle) ajouter deux cristaux de thiodène et poursuivre la coulée de burette jusqu’à obtenir une solution incolore (tuyau de Jean Michel !).

Déterminer le volume Veq de solution S3 à ajouter pour atteindre l’équivalence.

Q4) Quel est l’intérêt du thiodène ?

 

Vider le bécher dans lequel se trouve le mélange qui a été dosé, le laver et recommencer l’expérience précédente toutes les 5 minutes en notant les volumes à l’équivalence Veq2 Veq3 ....

 

Q5 ) donner la relation entre la quantité de matière de diiode formée à l’instant ‘t’ et la quantité de matière de thiosulfate versée à l’équivalence. En déduire la quantité de matière de diiode formée à l’instant t dans l’erlenmeyer.

Q6) Tracer un tableau d’avancement de la réaction 1. Quelle relation existe-t-il entre la quantité de matière de diiode formé à l’instant ‘t’ dans l’erlenmeyer et l’avancement de la réaction 1 ?

 

Q7) Présenter le tableau de résultat sous la forme suivante :

 

t (min)

0

5

10

15

20

25

35

temps très long

Veq (L)

0

5,4

7,2

9,5

9,9

10,5

 

 

n(I2)bécher

0

5,4x10-5

 

 

 

 

 

 

n(I2)erlenmeyer

0

1,1x10-3

 

 

 

 

 

 

x(t)

0

1,1x10-3

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Exploitation des mesures réalisées précédemment au laboratoire

 

Q8) A l’aide d’un tableur tracer l’évolution de l’avancement x en fonction du temps.

 

Q9) Déterminer la vitesse de réaction à l’instant t = 0 et t = 12 minutes.

 

Q10) Comment évolue la vitesse de réaction au cours du temps ? Pourquoi ?

 

Q11) Quel est l’intérêt d’effectuer une trempe ? L’ajout d’eau glacée modifie t-il le volume à verser à l’équivalence ?

 

Q12) Calculer la valeur de xmax. La réaction est-elle terminée ? Que vaut la vitesse volumique quand la réaction est terminée ?

 

Q13) Déterminer graphiquement le temps de demi-réaction (instant au bout duquel x = xmax/2).

 

 

Nettoyer le matériel utilisé et le ranger avant de quitter la salle