Chapitre
2 : suivi temporel d’une réaction chimique
étude par
spectrophotométrie et titrage(Nouvelle Calédonie novembre 2004
1. Suivi spectrophotométrique de la transformation chimique.
t (min) |
1 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
90 |
A |
0,08 |
0,13 |
0,23 |
0,31 |
0,39 |
0,45 |
0,50 |
0,55 |
0,59 |
0,62 |
0,65 |
0,74 |
0,77 |
0,79 |
0,79 |
0,79 |
1.1. On peut également suivre la réaction par conductimétrie.
1.2.
1.2.1.
Vidéo
1.2.2. Donner l’expression
de la quantité de matière n(I2)t en fonction de l’absorbance
au cours du temps de k et des volumes V1 et V2.
2I-(aq)
+ S2O82-(aq) = I2(aq) +
2SO42-(aq)
La solution est colorée
uniquement grâce au diiode I2
A=k.[I2]t
avec [I2]t = n(I2)t/(V1+V2)
donc
1.2.3.
Calculer la quantité de matière de diiode formé à l’instant de date t = 14 min.
1.3. Donner une méthode qui permettrait d’obtenir plus rapidement la même quantité finale de diiode à partir du même mélange réactionnel S.
Il suffirait de chauffer
le mélange pour accélérer la réaction.
2. titrage du diiode formé
après 90 minutes de réaction.
2.1. Représenter sur la copie le schéma du dispositif de
titrage en précisant le nom du matériel et la nature des solutions.
2.2. Vidéo
A l’équivalence les réactifs ont été introduits
dans les conditions stœchiométriques. D’après l’équation
bilan :
I2(aq) + 2S2O32-(aq)
= 2 I-(aq) +
S4O62-(aq)
2.3. Exploitation du
titrage.
2.3.1. Vidéo
V’E = 9,2 mL
pour un volume de 5 mL l’équivalence nous donne :
Le mélange contenait 20 mL
de solution donc 4 fois plus de quantité de matière de diiode que celle
dosée :
n(I2)t= 90 min = (4/2).c’V’E
= 2.c’V’E
2.3.2. n(I2)t=
90 min = 2.c’V’E = 2.c’V’E = 2x2,5x10-3x9,2x10-3 =
4,6x10-5 mol
2.3.3 Il suffit de
regarder sur la courbe x(t) car d’après l’équation bilan de la réaction
2I-(aq)
+ S2O82-(aq) = I2(aq) +
2SO42-(aq)
n(I2)t
= x(t) = 46x10-6 mol
3. Étude théorique et bilan comparatif.
3.1. ½ réaction de réduction
(gain d’électrons)
S2O82-
+2e- = 2SO42-
½
réaction d’oxydation (perte d’électrons)
2I- = I2 + 2e-
équation
d’oxydoréduction
S2O82-
+ 2 I- = 2 SO42- + I2
3.2. La transformation chimique est supposée
totale.
3.2.1.
Tableau
en mole (mol)
Relation stœchiométrique |
2I–
(aq) + S2O82–(aq) = I2 (aq) +
2 SO42– (aq) |
||||
Avancement |
Quantité de matière en
mol |
||||
État
initial |
c1.V1
= 5x10-1x10-2=5x10-3 |
0 |
0 |
||
Au
cours de la transformation |
x |
5x10-3-2.x |
5x10-5
– x |
x |
2x |
État
final attendu |
xmax |
5x10-3-2.xmax |
5x10-5
– xMAX |
xMAX |
2xMAX |
3.2.2. 2 possibilités de fin de réaction :
1) il n’ya plus d’ion iodure :
5x10-3-2.xmax = 0
xmax = 2,5x10-3mol
2) il n’ya plus de peroxodisulfate
5x10-5 – xMAX = 0
xmax = 5x10-5
mol
On prend la plus petite valeur de xmax
le peroxodisulfate est en défaut : xmax
= 5x10-5 mol
n(I2) max = xmax = 5x10-5
mol
3.3.
8%
d’erreur erreur due au spectrophotomètre ou à la concentration de l’ion
peroxodisulfate
3.4 Vidéo
D’après
la courbe de l’avancement à t = 10 min, x = 26x10-6 mol