I- Étude expérimentale.

1)- Introduction.

2)- Expérience 1 :

Réaction entre les ions iodure et l'eau oxygénée en milieu acide.

- A l'instant t = 0, 0 s, On verse :

A l'instant t = 0, 0 s, on verse : V3 = 100 mL d'une solution d'iodure de potassium de concentration C3 = 0,20 mol / L V1 = 100 mL d'une solution d'eau oxygénée de concentration C1 = 5,6 x 10-2 mol / L

Dans un erlenmeyer de 250 mL

3)- Expérience 2 :

dosage du diiode formé au temps t. - Dans une burette graduée de 25 mL, - on introduit une solution titrée de thiosulfate de sodium de concentration C2 = 4,0 x 10 –2 mol / L - et on règle le zéro de la graduation. - On prépare un bécher contenant 50 mL d'eau glacée environ et quelques gouttes d'empois d'amidon. - Grâce à une pipette jaugée, on prélève un volume V0 = 10 mL du mélange réactionnel. - On verse le contenu de la pipette dans un erlenmeyer de 250 mL. - Au temps ti = 1 min, on verse le contenu du bécher dans l'erlenmeyer pour arrêter la réaction. - On dose ensuite le diiode formé à la date ti. - Pour ce faire, on verse progressivement la solution de thiosulfate de sodium (contenue dans la burette graduée) dans l'erlenmeyer. - Une coloration bleu noir doit apparaître. - On ajoute goutte à goutte le thiosulfate de sodium jusqu'à décoloration de la solution. - On note le volume de solution de thiosulfate de sodium versé - V2 = - On recommence l'expérience au temps ti = 2 min, puis tj = 4 min…………

 4)- Tableau de mesures.

II- Exploitation des mesures.

1)- Étude thermodynamique.

- On donne les potentiels standard des deux couples mis en jeu :

 

- demi-équations électroniques des différents couples et équation bilan de la réaction. H2O2 + 2 e – + 2 H+ 2 H2O       2 I – I2 +  2 e – H2O2 + 2 I – + 2 H+ → 2 H2O + I2   - Qualificatifs : réaction naturelle ou spontanée, lente, unique, totale. - Réactif limitant et réactif en excès. - Quantité de matière d'eau oxygénée à l'instant initial :   - n0H2O2 = C1 . V1 ≈ 5,6 x 10 –3 mol - Quantité de matière d'ion iodure à l'instant initial : - n0I– = C3 . V3 ≈ 2,0 x 10–2 mol - or : n0I– > 2 n0H2O2 ; I – est en excès et H2O2 est en défaut.

2)- Exploitation de la réaction de dosage.

- On donne les potentiels standards des deux couples mis en jeu :

I2 / I–

- Écrire les demi-équations électroniques des différents couples et équation bilan de la réaction : I2 + 2 e – 2 I –   2 S2O32–   S4O62– +  2 e – 2 S2O32 + I2 → S4O62– + 2 I –   - Qualificatifs : réaction naturelle ou spontanée, rapide, unique, totale. - Relation : [I2] = f (C2, V2, V0) Lors du dosage, au virage de l'indicateur (l'empois d'amidon), on est à l'équivalence, les réactifs sont dans les proportions stœchiométriques, définies par les coefficients de la réaction. - Relation : [H2O2]t = g (C1, C2, V0, V1, V2, V3)

 

3)- Exploitation des mesures.

[I₂]_t = f (t)  et  [H₂O₂]_t = g (t)

4)- Vitesse de formation du diiode.

- Caractéristiques de la courbe obtenue : fonction croissante du temps, au départ la variation est rapide puis plus lente.

- La courbe tend vers une asymptote horizontale: la réaction est finie.

- Vitesse moyenne de formation du diiode entre t₁ et t₂

- Expression de la vitesse instantanée de formation du diiode au temps t.

- Vitesse instantanée au temps t₁ = 6 min.

- Elle est numériquement égale à la valeur du coefficient directeur de la tangente à la courbe au point M₁ d'abscisse t₁.

- Vitesse instantanée au temps t = 12 min.

- Elle est numériquement égale à la valeur du coefficient directeur de la tangente à la courbe au point M₂ d'abscisse t₂.

5)- Vitesse de disparition de l'eau oxygénée.

- Caractéristiques de la courbe obtenue :

- fonction décroissante du temps, au départ la variation est rapide puis plus lente.

- La courbe tend vers une asymptote horizontale : la réaction est finie.

- Expression et valeur de la vitesse moyenne de disparition de l'eau oxygénée entre t₁ et t₂.

-

- Expression de la vitesse instantanée de formation du diiode au temps t.

-

- Vitesse instantanée au temps t₁ = 6 min :

-  Elle est numériquement égale à l'opposé de la valeur du coefficient directeur de la tangente à la courbe au point M₁ d'abscisse t₁.

- On trace la tangente à la courbe au point d’abscisse t₂ = 12 min et on calcule la valeur du coefficient directeur de cette tangente.

- La valeur de la vitesse est numériquement égale à l’opposée de la valeur du coefficient directeur.

- v₆ (H₂O₂) = v₆ (I₂)

- v₆ (H₂O₂) ≈ 1,4 x 10 ^–3 mol / L / min

- v₆ (H₂O₂) ≈ 2,4 x 10 ^–5 mol / L / s