EXERCICE III Oxydation du propan-2-ol (4 points)

Polynésie 09/2009 EXERCICE III. OXYDATION DU PROPAN-2-OL (4 points)
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1. Étude de la réaction support de titrage (réaction 2).
1.1. La température est un facteur cinétique, plus celle-ci est basse plus
la transformation évolue lentement. On a effectué une trempe, permettant de
ralentir fortement la transformation étudiée. Ainsi le titrage reflète la
composition du système à l'instant t du prélèvement. 1.2. Soit les couples Fe3+(aq)/Fe2+(aq) et MnO4-(aq)/Mn2+(aq). Écrivons les
demi-équations électroniques correspondantes :
Fe3+(aq)/Fe2+(aq) : oxydation Fe2+(aq) = Fe3+(aq)
+ e- (×5)
MnO4-(aq)/Mn2+(aq) : réduction MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- =
Mn2+(aq) + 4H2O(l) (×1) MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5Fe2+(aq) = 5Fe3+(aq) +
Mn2+(aq) + 4H2O(l) 1.3. À l'équivalence, il y a changement de réactif limitant. Les réactifs
ont été introduits dans les proportions st?chiométriques.
Au cours du titrage les ions permanganate (violets) sont transformés en
ions manganèse II (incolores). À l'équivalence, tous les ions MnO4- sont
consommés, la coloration violette du mélange réactionnel disparaît.
1.4. D'après l'équation (2) : [pic], or [pic] = c'.V'E donc [pic] 2. Étude de la réaction principale (réaction 1).
2.1. [pic] = c0.V0
[pic] = 50,0(10-3 × 0,20 = 1,0×10-2 mol
[pic] or m = (.V [pic]
[pic] = 1,3×10-2 mol.
|2.2. Équation de la |5C3H8O(aq) + 2MnO4-(aq) + 6H+(aq) = 5C3H6O(aq) + |
|réaction |2Mn2+(aq) + 8H2O(l) |
|États du |Avancement |Quantités de matière |
|système |x (mol) | |
|État initial|x = 0 |n1 = |n0 = [pic] |Excès |0 |0 |Solvant |
| | |[pic] | | | | | |
|État |x |n1 - 5x |n0 - 2x |Excès |5x |2x |Solvant |
|intermédiair| | | | | | | |
|e | | | | | | | |
|État final |xmax |n1 - |n0 - 2xmax |Excès |5xmax |2xmax |Solvant |
| | |5xmax | | | | | |
2.3. Si l'ion permanganate est le réactif limitant : n0 - 2xmax = 0, soit
xmax = [pic]
alors xmax = [pic]= 5,0×10-3 mol Si le propan-2-ol est le réactif limitant : n1 - 5xmax = 0 ,
soit xmax = [pic], alors xmax = [pic]= 2,6×10-3 mol
Le propan-2-ol conduit à l'avancement maximal le plus faible, c'est donc le
réactif limitant et xmax = 2,6×10-3 mol. 2.4. D'après le tableau d'avancement [pic]= [pic] - 2.x(t) Soit x(t) =[pic]
D'après l'énoncé, on a : [pic] et d'après 1.4. [pic]
donc x(t) =[pic] = [pic] = [pic]
finalement x(t) = [pic]
3. Temps de demi-réaction.
3.1. Le temps de demi-réaction t1/2 est la durée au bout de laquelle
l'avancement a atteint la moitié de sa valeur finale : x(t1/2) = xf/2 3.2. L'énoncé précise que la transformation est considérée comme totale ;
ainsi pour t1/2 on a
x(t1/2) = xmax/2. On détermine graphiquement, t1/2 = 2,8 min. [pic] 3,0 mmol ( 8,1 cm
2,6 mmol ( xmax
ainsi xmax représenté par 7,0 cm
----------------------- 3 mmol ( 8,1 cm 20 min ( 16,6 cm
t1/2 min ( 2,3 cm t1/2 = [pic] = 2,77 min = 2,8 min 2,3 cm xmax/2 ( 3,5 cm xmax ( 7,0 cm
20 min ( 16,6 cm t1/2 xmax/2 xmax = 2,6