Titrage avec une réaction lente (Polynésie 09/2007 )

 

1. Étude de la réaction d’oxydoréduction et préparation de la solution

1.1.    Couple I2(aq) / I(aq)   2 I(aq)   = I2(aq) + 2e oxydation car perte d’électrons

        Couple H2O2(aq) / H2O(l)         H2O2(aq) + 2 H+(aq) + 2e = 2 H2O(l) réduction car gain d’électrons

 

1.2. On effectue la somme des deux demi-équations précédentes:

    H2O2(aq) + 2 I(aq) + 2 H+(aq)   = I2(aq) + 2 H2O(l)

 

1.3. Au cours du temps la solution se colore en jaune avec une teinte de plus en plus foncée car la concentration en diiode


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

Solution mère : Solution commerciale CCom ; volume à prélever V

Solution fille : solution fille diluée C2 = Ccom /10; V2= 50 mL

n = n2

soit         CCom.V = C2.V2

   CCom.V =(Ccom /10).V2


On prélève 5,0 mL de la solution commerciale à l’aide d’une pipette jaugée de 5,0 mL surmontée munie d’un pipeteur. On les verse dans une fiole jaugée de 50 mL, on ajoute de l’eau distillée aux trois-quarts ;  on  agite puis on complète avec l’eau distillée jusqu’au trait de jauge. On bouche.

 

2. Étude d’une transformation par spectrophotométrie

2.1. A = k.[I2(aq)]

A0 = k.C0          


2.2.1. Tableau d’avancement de la réaction :

.

Équation chimique

    H2O2(aq)           +        2 I(aq)             + 2 H+(aq)   =   2 H2O(l)   +       I2(aq)

État du système

Avancement (mol)

Quantités de matière

(mol)

État initial

0

C2.V2

C1.V1

Excès

beaucoup

0

État en cours de transformation

x

C2.V2 – x

C1.V1 – 2x

Excès

beaucoup

x

État final

xmax

C2.V2xmax

C1.V1 – 2xmax

Excès

beaucoup

xmax

 


2.2.2. D’après le tableau nI2 (formé)= x

 

2.2.3. Expression de l’avancement en fonction de x :

A = k.[I2(aq)] = k.x/(V1+V2 )

 

2.2.4. Si l’iodure de potassium est le réactif en défaut, alors d’après le tableau d’avancement :

C1.V1 – 2xmax = 0

Soit xmax  = ½ (C1.V1)


3. Exploitation de la courbe représentant l’absorbance au cours du temps

3.1. La vitesse volumique est égale à la dérivée de l’avancement par rapport à x divisée par le volume totale de solution :


3.2. La vitesse est proportionnelle à la dérivée de A par rapport au temps c’est à dire la pente de la tangente à la courbe A = f(t). (le coefficient de proportionnalité est k). cette pente diminue donc la vitesse diminue.

 

3.3. Au bout de 15 min, la tangente à la courbe est quasiment horizontale donc sa pente est nulle :

, son coefficient directeur est donc nul, on peut considérer que la vitesse de la réaction est nulle, soit que le système n’évolue plus.


3.4. Le temps de demi-réaction t1/2 correspond à la durée nécessaire pour que l’avancement de la réaction atteigne la moitié de sa valeur finale x(t 1/2  ) = xmax/2

 


Graphiquement le point d’ordonnée Amax/2 a pour abscisse t1/2 = 4 min

 

3.5.1.

D’après le graphique Amax = 0,37.


À la question 2.2.4 on a trouvé xmax = 6,3.10-4 mol donc l’hypothèse n’est pas correcte, les ions iodure ne constituent pas le réactif en défaut : l’eau oxygénée est le réactif limitant.

 

3.5.2. Si l’eau oxygénée est le réactif limitant on a : C2.V2xmax = 0  soit xmax = C2.V2


3.5.3. La réaction étudiée est totale mais lente par conséquent elle n’a pas toutes les caractéristiques d’une réaction de titrage.