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exercice 1 :
(4 points).
On étudie à 20 ° C la
cinétique de la réaction de l'eau
oxygénée avec les ions iodures en milieu
acide. Il s'agit d'une réaction totale. Le volume
total est 0,1 L.
les concentrations initiales des réactifs sont :
[H2O2]0=0,1 mol/L ;
[I-]0=0,4 mol/L.
Les couples d'oxydo-réduction sont :
I2/I- ;
O2/H2O2 ;
H2O2 / H2O.
- Ecrire les deux demi-équations des couples
intervenants dans la réaction entre les ions
iodure et l'eau oxygénée.
- Ecrire l'équation chimique de la
réaction.
- Le milieu est acide. Les ions
H3O+ catalysent-ils la
réaction ?
- Donner la définition de la vitesse volumique
de la réaction en précisant la
signification de chacun des termes.
- Que vaut [I2]oo en fin
de réaction ?
Demi-équations des
couples intervenants dans la réaction :
H2O2 +
2H3O+ + 2e- = 4
H2O. ( l'oxydant se réduit)
2I- = I2+
2e- ( le réducteur s'oxyde)
Equation chimique de la
réaction :
H2O2 +
2H3O+ +2I- =
I2+4 H2O.
Les ions H3O+ ne catalysent pas la
réaction ; c'est l'un des réactifs.
Définition de la vitesse
volumique de la réaction :
v = 1/Vdx/dt avec V : volume de la solution et x :
l'avancement en mol ; t est le temps.
|
|
avancement (mol)
|
H2O2
|
+
2H3O+
|
+2I-
|
= I2
|
+4 H2O
|
|
initial
|
0
|
0,1*0,1 = 0,01
|
en excès
|
0,4*0,1 = 0,04
|
0
|
solvant en grand excès
|
|
en cours
|
x
|
0,01-x
|
0,04-2x
|
x
|
|
fin
|
xmax
|
0,01-xmax
|
0,04-2xmax
|
xmax
|
|
0,01
|
0
|
0,02
|
0,01
|
[I2]oo
en fin de réaction vaut 0,01 /0,1 =
0,1 mol/L.
exercice 2 :
(4 points).
Le phénol
C6H5OH est un acide dont la solution
aqueuse possède des propriétés
antiseptiques. On note V le volume de la solution. Le pH de
la solution étudiée vaut
5,0
- Donner la définition
d'un acide ; quelle est la base conjuguée du
phénol ? Ecrire l'équation de la
réaction du phénol avec l'eau.
- Sachant qu'un litre de solution
contient 9,4 g de phénol, calculer sa
concentration molaire C.
- Etablir le tableau d'avancement
de la réaction.
- Déterminer l'expression littérale de
l'avancement maximal et de l'avancement
final.
- Définir et calculer le
taux d'avancement final.
- Cette réaction est-elle totale ?
Justifier.
Un acide est une
espèce susceptible de céder un proton
H+.
La base conjuguée du
phénol est l'ion phénate
C6H5O-.
Equation de la réaction
du phénol avec l'eau
:
C6H5OH +
H2O =C6H5O- +
H3O+.
Concentration
molaire C :
M = 6*12+6+16=94 g/mol
n=m/M= 9,4/94 =
0,1 mol dans 1
L.
Tableau d'avancement de la
réaction
:
|
|
avancement (mol)
|
C6H5OH
|
+
H2O
|
=C6H5O-
|
+
H3O+
|
|
initial
|
0
|
CV
|
solvant en grand excès
|
0
|
0
|
|
en cours
|
x
|
CV-x
|
x
|
x
|
|
fin
|
xmax = CV
|
CV-xmax
|
xmax
|
xmax
|
|
xfin= V
10-pH
|
CV-xfin
|
|
xfin
|
xfin = V
10-pH
|
xmax = CV = 0,1*1 =
0,1 mol ; xfin = V
10-pH =1* 10-5
mol
Taux d'avancement final
t
=
xfin/xmax =V 10-pH
/(CV)=10-pH
/C=10-5/0,1 =
10-4.
Le taux d'avancement final est très
inférieur à 1 : la réaction est
très limitée.
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