L’EAU DE JAVEL (Antilles Guyane 2008 )

 

1. Préparation du dichlore

1.1. 2Cl(aq)  =  Cl2(aq)   +   2e 

Cl-   fournit des électrons, il s’agit d’une oxydation.

1.2. Un oxydation a déroule  à l’anode.

1.3. D’après la demi-équation d’oxydation précédente :

ne = 2.x

n(Cl2) = x

ne = 2.n(Cl2) = 2x5,25x10-1 = 1,05 mol

La quantité d’électricité Q ayant traversé le circuit est:


2. Décomposition de l’eau de Javel

2.1.1. Un catalyseur est une espèce chimique capable d’augmenter la vitesse de réaction sans apparaître dans l’équation.

2.1.2. Solution mère S0 : c0, volume à prélever Vo

solution fille S: c1 = c0 /4, volume à préparer V1 = 100 mL

 

Au cours d’une dilution la quantité de matière de soluté prélevée dans la solution mère est égale à celle se touvant dans la solution fille :

no = n1


Pour effectuer la dilution on prendra le lot 4 :Pipette jaugée de 25,0 mL ; Fiole jaugée de 100 mL car on a besoin de verrerie de précision.

2.2.1. 2 CIO(aq) = O2(g) + 2 Cl (aq)

D’après l’équation x = n(O2)


 

 

2.2.2.

Sur la courbe on lit :


 

 

2.2.3. Le temps de demi-réaction correspond à la durée nécessaire pour que l’avancement atteigne la moitié de sa valeur finale :

 

 

 

x(t1/2) = xf/2


Graphiquement le point d’ordonnée 20 000 Pa a pour abscisse t1/2 = 60 s


2.2.4.

 

 

V1 s’exrime en litre (L) dx en mole (mol) dt en seconde (s) donc

 Vr s’exprime en mol.L-1.s-1

2.2.5.  

 

 


2.2.6. La vitesse est proportionnelle à la pente de la tangente à la courbe DP = f(t) à chaque instant.

Or diminue au cours du temps donc la vitesse diminue (voir courbe , observer les tangentes en bleues, leur pente diminue au cours du temps.

 

3. Conservation de l’eau de Javel

3.1. Cl2(g)+ 2 HO(aq) = CIO(aq) + Cl(aq)+ H2O(l)

La transformation est totale donc n(Cl2)consommé = n(ClO)formée.

Un litre d’eau de Javel contient donc 2,10 mol de ClO, soit c0 = 2,10 mol.L-1 (la concentration d’un berlingot est la même que celle d’une bouteille d’un litre).

La solution S1 à une concentration 4 fois inférieure à celle de So par conséquent :


3.2. Quantité de matière n1 des ions hypochlorite présents dans le volume V1 = 100 mL de solution S1 :

n1 = n(ClO) = c1.V1

n1 = 0,525´100´10–3 = 5,25´10–2 mol

 

3.3. Pour t = 10 min = 600 s, on lit sur la figure 3 :


Soit x = xf = 2,0´10–2 mol.

 

équation chimique

            2ClO(aq)                                =                     2 Cl(aq)       +              O2(g)

État du système

Avancement (mol)

Quantités de matière (mol)

État initial

x = 0

n1 = 5,25´10–2

0

0

En cours de transformation

x

n1 – 2x

2x

x

État final

t = 600 s

xf

n(ClO)restant = n1 – 2xf

2xf

xf = 2,0´10–2

 

n(ClO)restant = n1 – 2.xf

n(ClO)restant = 5,25´10–2 – 2´2,0´10–2 = 1,25´10–2 mol

 

3.4.Après seulement 10 minutes et en présence d’un catalyseur l’ion Co2+(aq),  pratiquement tous les ions hypochlorite ont réagit (il n’en reste que 1,25x10-2 mol).

 

Evidement la solution achetée dans le commerce ne contient pas ce catalyseur ! La réaction de décomposition de l’eau de Javel (2 CIO(aq) = O2(g) + 2 Cl (aq))

est lente donc la solution garde plus longtemps ces propriétés chimiques.