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 S1 : 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.