EXERCICE III : SUIVI SPECTROPHOTOMETRIQUE 4 points

Réunion 2009 EXERCICE III : SUIVI SPECTROPHOTOMETRIQUE (4
points)
CORRECTION © http://labolycee.org 1. Réaction d'oxydoréduction
1.1. MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- = Mn2+(aq) + 4H2O(l) 1.2. L'oxydant du couple MnO4-(aq) / Mn2+(aq) est l'ion permanganate MnO4-
(aq) car il capte des électrons. 1.3. H2C2O4(aq) = 2CO2(aq) + 2H+(aq) + 2e- 2. Étude de la réaction 2.1. Toutes les espèces chimiques présentes, sauf l'ion permanganate sont
incolores, or l'absorbance est nulle, dans l'état final ; il ne reste plus
d'ions permanganate qui est donc le réactif limitant. 2.2. On voit d'après le tableau que la valeur de l'avancement reste
constante au bout de 550 s, soit xf = 475(10-9 mol. |2.3. Équation |2 MnO4-(aq) + 5 H2C2O4(aq) + 6 H+(aq) = 10 CO2(aq) + 2 |
| |Mn2+(aq) + 8 H2O(l) |
État initial |x =0 |c1.V1 |c2.V2 |Excès |0 |0 |Beaucoup | |État
intermédiaire |x |c1.V1 - 2.x |c2.V2 - 5.x | |10.x |2.x | | |État final |xf
|c1.V1 - 2.xf |c2.V2 - 5.xf | |10.xf |2.xf | | |
n(Mn2+(aq))f = 2.xf
n(Mn2+(aq))f = 2(475(10-9 = 950(10-9 mol 2.4. [Mn2+(aq)]f = [pic] [Mn2+(aq)]f = [pic]
[Mn2+(aq)]f = [pic] = 4,75(10-4 mol.L-1 2.5. Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle
l'avancement de la réaction a atteint la moitié de l'avancement final.
x(t1/2) = xf / 2 = 238(10-9 mol 2.6. v = [pic] V : volume du mélange réactionnel (en L)
x : avancement de la réaction (en mol)
v : vitesse volumique de la réaction (en mol.L-1.s-
1) Dans le cas présent V = V1 + V2 est constant au cours de la réaction, donc
la vitesse est proportionnelle à la dérivée de l'avancement de la réaction
par rapport au temps. 2.7. Dans le cas général, la vitesse volumique de réaction diminue au cours
du temps. En effet les réactifs étant consommés au fur et à mesure, leur
concentration diminue. 2.8. La vitesse volumique de réaction est proportionnelle à [pic], qui est
égal au coefficient directeur de la tangente à la courbe x= f(t) à la date
t.
Dans le cas particulier de cet exercice, la vitesse volumique augmente
entre t = 20 s et
t = 400 s environ ([pic] qui augmente) ; passe par un maximum au voisinage
de 400 s puis diminue jusqu'à s'annuler.
On ne retrouve pas le résultat
général de la question 2.7. 2.9.1. Un catalyseur est une espèce chimique qui permet d'augmenter la
vitesse moyenne de réaction. Il ne modifie pas la valeur de l'avancement
final, mais permet de l'atteindre plus rapidement. 2.9.2. Les ions Mn2+ formés catalysent cette réaction ce qui permet
d'expliquer cette différence. Au cours de la réaction , il y a compétition entre deux facteurs
cinétiques :
- la concentration des réactifs qui, diminuant, tend à faire diminuer
la vitesse de la réaction,
- le catalyseur Mn2+ qui apparaissant, tend à augmenter la vitesse de
la réaction. Dans un premier temps, « l'effet catalyseur » l'emporte sur l'effet de la
diminution de la concentration des réactifs.
Dans un second temps, « l'effet catalyseur » ne suffit plus à compenser la
diminution de vitesse liée à la consommation des réactifs : la vitesse
diminue alors jusqu'à s'annuler.
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t1/2 = 3,3(102 s
xf /2