Aurélie 02/05/07
 

Kiné Limoges : eau oxygénée et ion iodure ; acide fluorhydrique : conductivité 2007

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Réaction entre l'eau oxygénée et l'ion iodure ( 2,5 pts)

On étudie à 25°C la cinétique de la réaction de l'eau oxygénée avec l'ion iodure en milieu aqueux acide. Il s'agit d'une réaction totale. Les concentrations initiales des réactifs sont : [H2O2]=0,1 mol/L ; [I-]=0,4 mol/L.

Couples oxydant réducteur : I2/I- ; O2/H2O2 ; H2O2 /H2O.

  1. Ecrire la réaction entre l'eau oxygénée et l'ion iodure.
  2. Les ions oxonium sont-ils catalyseurs de la réaction ? Justifier.
  3. A l'instant t mesuré depuis le début de la réaction, x et n sont respectivement l'avancement de la réaction et la quantité de matière de diiode formé. V est le volume total de la solution considéré comme constant. Donner l'expression de la vitesse volumique de la réaction en fonction de x et V puis de n et V.
  4. Calculer la concentration en diiode en fin de réaction.
Réaction entre l'eau et le fluorure d'hydrogène ( 2,5 pts)

On prépare un volume V= 1 L de solution d'acide fluorhydrique par dissolution de n=10-3 mol de fluorure d'hydrogène HF dans l'eau. On mesure à 25°C sous P=1 bar la conductivité de la solution s = 22,3 10-3 S/m.

Conductivité molaire ionique ( S m2 mol-1 :lH3O+ = 35 10-3 ; lF- = 5,5 10-3.

Aide aux calculs : 5,5*4,05 = 22,3 ; 0,45*0,68 = 0,552.

  1. Ecrire l'équation de la réaction de dissolution du fluorure d'hydrogène dans l'eau.
  2. Calculer l'avancement final de la réaction.
  3. Exprimer la constante de réaction en fonction de l'avancement final xf, n et V.
  4. Calculer sa valeur.
 

Réaction entre l'eau oxygénée et l'ion iodure

On étudie à 25°C la cinétique de la réaction de l'eau oxygénée avec l'ion iodure en milieu aqueux acide. Il s'agit d'une réaction totale. Les concentrations initiales des réactifs sont : [H2O2]=0,1 mol/L ; [I-]=0,4 mol/L.

Couples oxydant réducteur : I2/I- ; O2/H2O2 ; H2O2 /H2O.

Réaction entre l'eau oxygénée et l'ion iodure :

H2O2 +2H++2e- = 2 H2O réduction

2I- = I2 +2e- oxydation

H2O2 +2H++2I- = I2 +2 H2O

Les ions oxonium sont l'un des réactifs de la réaction ( ils disparaissent en cours de réaction) ; ils ne jouent pas le rôle de catalyseur.
avancement (mol)
H2O2
+2H+
+2I-
= I2
+2 H2O
initial
0
0,1 V1
supposé en excès
0,4 V2
0
solvant en large excès
en cours
x
0,1 V1-x
0,4 V2-2x
x
fin
xmax
0,1 V1-xmax
0,4 V2-2xmax
xmax
Si H2O2 en défaut : 0,1 V1-xmax =0 ; xmax = 0,1 V1

Si I- en défaut : 0,4 V2-2xmax =0 ; xmax = 0,2 V2

Expression de la vitesse volumique de la réaction en fonction de x et V : v = 1/V dx/dt.

Or n = x d'où v = 1/V dn/dt.

Concentration en diiode en fin de réaction :

 Si H2O2 en défaut : xmax = 0,1 V1 ; [I2]= 0,1 V1 /V.

Si I- en défaut : xmax = 0,2 V2 ; [I2]= 0,2 V2 /V.

 

 

 Réaction entre l'eau et le fluorure d'hydrogène :

On prépare un volume V= 1 L de solution d'acide fluorhydrique par dissolution de n=10-3 mol de fluorure d'hydrogène HF dans l'eau. On mesure à 25°C sous P=1 bar la conductivité de la solution s = 22,3 10-3 S/m.

Conductivité molaire ionique ( S m2 mol-1 :lH3O+ = 35 10-3 ; lF- = 5,5 10-3.

Aide aux calculs : 5,5*4,05 = 22,3 ; 0,45*0,68 = 0,552.

Equation de la réaction de dissolution du fluorure d'hydrogène dans l'eau.

HF(g) + H2O = H3O+(aq) + F-(aq).

Avancement final de la réaction :

s = lH3O+ [H3O+] + lF- [F-] avec [H3O+] = [F-] = xf /V ; or V= 10-3 m3 ;

s =(lH3O+ + lF-)103 xf ; xf = s /[(lH3O+ + lF-)103 ] = 22,3 10-3/(35+5,5) = 22,3 10-3/40,5 = 22,3 10-4/4,05 ; xf = 5,5 10-4 mol.

Expression de la constante de réaction en fonction de l'avancement final xf, n et V :

K= [H3O+][F-] / [HF] ; [H3O+] = [F-] = xf /V ; [HF]= (n-xf)/V ( avec V= 1 L)

K= xf 2/((n-xf)V) ; K= (5,5 10-4)2 /(10-3 -5,5 10-4);

K= 0,55 2 10-3 / 0,45 = 6,8 10-4.
 

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