Étude cinétique de la dismutation de l'eau
oxygénée (Réunion 2007 )
couples oxydant-réducteur : H2O2 (aq)
/ H2O(l) et O2 (g) / H2O2 (aq).
Réaction 1
2 H2O2 (aq) = 2 H2O(l) + O2 (g)
Données :
Volume molaire des gaz dans les conditions de l'expérience : Vm 25 L.mol-1.
Partie 1 : Étude de la réaction de dismutation
1.
Deux
demi-équations d'oxydoréduction
H2O2 (aq) + 2 H+(aq) + 2 e- = 2 H2O(l) ½ équation de réduction car perte
d’électron
H2O2 (aq) = O2 (g) + 2H+(aq) + 2 e- ½
équation d’oxydation car perte d’électron
2. L’oxydant de la demi équation d’oxydation est O2 car il
peut gagner des électrons. Le réducteur est l’eau oxygénée car il peut céder
des électrons.
3. Tableau d'évolution du système
équation chimique |
2 H2O2(aq) = 2 H2O(l) + O2(g) |
|||
État du système |
Avancement (en
mol) |
Quantités de
matière (en mol) |
||
État initial |
x = 0 |
n0 (H2O2) |
solvant |
n0 (O2)= 0 |
Etat en cours de transformation |
x |
nt(H2O2) = n0(H2O2) – 2x |
‘’ |
|
État final |
xmax |
n(H2O2) = n0(H2O2) – 2xmax = 0 |
‘’ |
|
1.1.
Le titre
de la solution est 10 volumes. Par conséquent le volume de dioxygène V(O2)
qui serait dégagé est :
V(O2) = 10 L
Quantité de dioxygène formé au cours
de cette transformation :
1.2. D ‘après le tableau d’avancement :
avec V = 1L
n0(H2O2) – 2xmax = 0
n0(H2O2) = 2.xmax
2.
Détermination de la valeur réelle de la concentration en peroxyde d'hydrogène.
V0 = 10,0 mL de cette solution par une solution de permanganate de
potassium acidifiée de concentration
en soluté C1 = 2,0
´ 10 -1 mol.L-1. Les couples oxydant-réducteur intervenant au cours du titrage sont MnO4–
(aq) / Mn2+(aq) et
O2 (g) / H2O2 (aq).
Le volume de permanganate de potassium
versé pour obtenir l'équivalence est Veq
=14,6 mL.
L'équation de la réaction de titrage est la
suivante :
Réaction 2
5 H2O2 (aq) + 2
MnO4- (aq) + 6 h3o+(aq) = 5 O2 (g) + 2 Mn2+(aq)
+ 14 H2O (l)
2.1. A l’équivalence les réactifs ont entièrement disparu. Avec une goutte de plus en ion permanaganate la solution se colore instantanément en violet.
2.2.
A
l’équivalence les réactifs ont été introduits dans les proportion stoeochiométriques :
2.3.
Donner
l'expression de la concentration en peroxyde d'hydrogène de la solution
commerciale [H2O2]exp en fonction de C1, V0 et
Veq.
2.4.
2.5.
Les deux
valeurs sont similaires ;
La
concentration en eau oxygénée a diminué car une partie c’est dismutée suivant la réaction lente : 2 H2O2 (aq) = 2 H2O(l) + O2 (g)
2.6 Schéma de dosage
Partie 3 : Étude cinétique de la dismutation
du peroxyde d'hydrogène
1. Evolution de la concentration en peroxyde d'hydrogène en fonction du temps.
2. Avancement de la transformation x(t) en fonction de nt(H2O2) :
nt(H2O2) = n0(H2O2) – 2x(t)