P7 TEMPS ET EVOLUTION CHIMIQUE Lorsquon mlange deux ractifs, une raction chimique peut se produire. La raction est-elle ncessairement rapide? I. RACTIONS RAPIDES OU LENTES Matriel disponible : 2 bchers de 100 mL ; 2 prouvettes gradues de 10 mL ; solutions de sel de Mohr, dacide oxalique et de permanganate de potassium.

Prparer les deux expriences suivantes, agiter et observer.

Lion MnO4-(aq) est la seule espce colore des deux systmes chimiques tudis et en constitue le ractif limitant. Les ractions mises en jeu sont totales.

1. Noter les observations pour les expriences ralises dans les bchers A et B.

2. Quelle observation permet de suivre lvolution temporelle des deux systmes chimiques ?

Quelle observation montre que la raction est termine dans les bchers A et B ?

3. Comment peut-on qualifier les ractions dans les bchers A et B ?

4. Les couples rdox mis en jeu sont : Fe3+(aq) / Fe2+(aq) ; MnO4-(aq) / Mn2+(aq) ; CO2(g) / H2C2O4(aq). crire les quations des ractions doxydorduction qui se produisent dans les bchers A et B. II. SUIVI TEMPOREL DUNE RACTION PAR SPECTROPHOTOMTRIE 1) Raction tudie et mthode dtudeEn milieu acide, le peroxyde dhydrogne H2O2(aq) ragit avec les ions iodure I-(aq) pour produire du diiode I2(aq) et de leau selon la raction dquation:

H2O2(aq) + 2 I-(aq) + 2 H+ (aq) ( I2(aq) + H2O(l)Cette raction est lente et totale. Les espces chimiques H2O2(aq) , I-(aq) , H+(aq) et H2O(l) sont incolores ; seul le diiode I2(aq) colore la solution du systme chimique en jaune-orang.

Le diiode est une espce absorbante : la raction prcdente peut donc tre suivie par spectrophotomtrie en mesurant l'absorbance A du mlange ractionnel au cours du temps.2) Suivi temporel de la raction tudie (2 groupes - 1 spectrophotomtre par groupe) Matriel disponible (pour 1 groupe) - eau oxygne 0,12 mol.L-1 (soit solution mre 130 volumes dilue 100 fois)

- iodure de potassium (0,50 mol.L-1 ) ; - spectrophotomtre - eau distille

- acide sulfurique (1,0 mol.L-1) ; - 2 cuves - pipette gradue de 10,0 mL

- pipette jauge de 2,0 mL ; - prouvette gradue 50 mL - chronomtre ;

- bcher de 100 mLLire la fiche du spectrophotomtre puis raliser les rglage suivants :

- Rgler le spectrophotomtre en mode absorbance sur la longueur d'onde 565 nm.

- Faire le rglage du zro d'absorbance avec une cuve remplie d'eau distille.

- Retirer la cuve, la vider et la rincer. Garder cette cuve pour la suite.

Verser dans le bcher de 100 mL :

13,0 mL d'eau distille avec une prouvette gradue.

5,0 mL d'iodure de potassium mesurs avec la pipette gradue. Rincer la pipette gradue.

10,0 mL d'acide sulfurique mesurs avec la mme pipette gradue.

Lire toutes les tapes suivantes avant de continuer :

- Dclencher le chronomtre l'instant o l'on ajoute 2,0 mL de solution d'eau oxygne. Agiter.

- Remplir rapidement la cuve prcdente avec le mlange et la placer dans le spectrophotomtre. - Relever l'absorbance A en fonction du temps (voir tableau) en appuyant sur le bouton du spectrophotomtre.

3) Exploitation des rsultats a. Tracer le graphe A = f(t) avec Excel et limprimer.

Commenter lallure du graphe.

b. Relever la valeur de labsorbance maximale Amax, puis calculer Amax / 2. Le date t1/2 correspondant Amax / 2 est appel temps de demi-raction. Dterminer graphiquement la valeur de t1/2.

c. Dterminer graphiquement la dure tf de la raction tudie. Au bout de combien fois la valeur de t1/2 peut-on estimer que la raction est termine ?

d. Complter le tableau d'avancement de la raction tudie :

Dterminer les valeurs de quantits initiales n0 et n1. En dduire la valeur de lavancement maximal xmax.

e. laide du tableau, montrer que : . Le diiode I2(aq) est la seule espce colore du systme chimique tudi. Grce des solutions de diiode de concentrations [I2] connues , on a trac la courbe dtalonnage A = f( [I2] ) suivante :f. Commenter lallure de la courbe dtalonnage. Quelle loi est ainsi satisfaite ?

g. A laide des questions e. et f. montrer que lavancement x(t) de la raction est proportionnel labsorbance A(t). h. Dterminer la valeur de lavancement maximal xmax partir de la relation prcdente. Comparer la valeur obtenue celle de la question d. en calculant une incertitude relative.A=88,8x[I2]