Exercice III. La bouteille magique (4 pts)

Afrique 2008 EXERCICE III. LA BOUTEILLE MAGIQUE (4 points) Correction ©
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1. Équation de la réaction modélisant la transformation chimique entre le
glucose et la solution de bleu de méthylène. 1.1. Un oxydant est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs
électrons.
Un réducteur est une espèce chimique capable de céder un ou plusieurs
électrons. 1.2. Réduction BM+(aq) + H+(aq) + 2e- = BMH(aq) 1.3. Oxydation RCHO(aq) + H2O([pic]) = RCOOH(aq) + 2H+(aq) +
2e- 1.4. Au cours d'une réaction d'oxydoréduction, il y a autant d'électrons
consommés que d'électrons produits, on additionne les deux demi-équations
précédentes membre à membre, on simplifie pour les protons H+(aq), et il
vient :
RCHO(aq) + BM+(aq) + H2O([pic]) = RCOOH(aq) + BMH(aq) + H+(aq) On
retrouve l'équation 1. 2. Interprétation des observations 2.1. La réaction 1 est lente, l'oxydant BM+(aq) , responsable de la
coloration bleue, se consomme lentement entrainant la décoloration de la
solution.
La réaction 2 étant rapide, la forme réduite BMH(aq), incolore, est
immédiatement oxydée en BM+(aq) qui colore à nouveau la solution. 2.2. Pour augmenter la vitesse de la réaction d'équation 1, on peut
augmenter la température du mélange réactionnel ou augmenter la
concentration initiale en BM+(aq). Remarque : le glucose étant en large
excès devant les autres réactifs, l'augmentation de sa concentration
initiale n'aurait que peu d'influence.
3. Étude quantitative
|3.1. | | 2BMH (aq) + O2(aq) + 2H+(aq) =|
|Équation | |2H2O([pic]) + 2BM+(aq) |
|État du |Avancement |Quantités de matière |
|système | | |
|État |0 |ni(BMH) |ni(O2) = |Excès |Excès |0 |
|initial | | |[pic] | | | |
|État |x |ni(BMH) - 2x |ni(O2) - x |Excès |Excès |2x |
|intermédiai| | | | | | |
|re | | | | | | |
|État final |xmax |ni(BMH) - |ni(O2) - xmax|Excès |Excès |2xmax |
| | |2xmax | | | | |
3.2. ni(O2) = [pic]
ni(O2) = [pic] = 2,0(10-3 mol
3.3. La réaction est totale, si tout le dioxygène dissous réagit, alors
ni(O2) -xmax = 0, soit xmax = ni(O2)
n(BMH)finale = ni (BMH) - n(BMH)conso
Et d'après le tableau n(BMH)finale = ni (BMH) - 2xmax
Si tout BMH est consommé n(BMH)finale = 0 alors ni (BMH) = n(BMH)conso =
2xmax
donc ni (BMH) = 2. ni(O2)
ni (BMH) = 4,0(10-3 mol susceptible de réagir avec ni(O2) 3.4. RCHO(aq) + BM+(aq) + H2O([pic]) = RCOOH(aq) + BMH(aq) + H+(aq)
(équation 1)
La réaction d'équation (2) fournit au moins 4,0 mmol de BM+(aq).
Tous les coefficients st?chiométriques de l'équation (1) sont de 1, donc
n(BM+)conso = n(RCHO)conso.
Au moins n(RCHO) = 4,0(10-3 mol de glucose ont réagi au cours de
l'expérience. 3.5. nRestant(RCHO) = ni(RCHO) - n(RCHO)
[pic] = [pic] - n(RCHO)
m = mi - n(RCHO).M
m = 5,0 - 4,0(10-3(180 = 4,3 g de glucose n'ayant pas réagi.