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Exercice 1 Suivi cinétique d'une transformation par spectrophotométrie

B. Suivi cinétique par spectrophotométrie d'une transformation chimique. 1. Relation entre l'absorbance A et la concentration en diiode [I2]. 1.1. L'ion iodure est ...




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EXERCICE 2 Bac S 2011 Liban CORRECTION ©  HYPERLINK "http://labolycee.org" http://labolycee.org
SUIVI CINETIQUE D’UNE TRANSFORMATION PAR SPECTROPHOTOMETRIE (6 points)
A. Étude du fonctionnement d’un spectrophotomètre.
1. Étude du réseau
1.1.1. Lorsque la lumière traverse une fente de petite largeur on observe un phénomène de diffraction.
La lumière ne se propage plus en ligne droite.
1.1.2.  EMBED Equation.DSMT4  où la longueur d'onde ( et la largeur a de la fente s’expriment en mètres (m).
L’écart angulaire ( s’exprime en radians (rad).
1.1.3. Dans le triangle (OAB), tan ( ( ( =  EMBED Equation.DSMT4 
 EMBED Equation.DSMT4 
or  EMBED Equation.DSMT4 
 EMBED Equation.DSMT4  soit L = =  EMBED Equation.3 

1.1.4. L =  EMBED Equation.DSMT4  = 2,0×10-2 m = 2,0 cm

1.1.5. Au centre les différentes taches provoquées par les différentes radiations colorées se superposent : on observe une tache centrale blanche.
Sur les bords les radiations ne se superposent pas mais se juxtaposent, on observe des irisations.

1.2. La radiation la plus déviée est celle de longueur d’onde la plus élevée. Elle possède une couleur rouge.

2.Étude du prisme
2.1. Un milieu est dispersif si la célérité de l’onde dans ce milieu dépend de sa fréquence.

2.2. sin i2 =  EMBED Equation.DSMT4 
D’après l’énoncé : nR < nB donc  EMBED Equation.DSMT4 
 EMBED Equation.DSMT4 
La fonction sinus est croissante sur l’intervalle  EMBED Equation.DSMT4  donc  EMBED Equation.DSMT4 
L’angle de réfraction est le plus grand pour la radiation rouge.

B. Suivi cinétique par spectrophotométrie d’une transformation chimique
1. Relation entre l’absorbance A et la concentration en diiode [I2]
1.1. L’ion iodure est le réactif limitant, on a donc n0 – 2xmax = 0, soit xmax =  EMBED Equation.DSMT4 
Or n(I2) = xmax
[I2(aq)]finale = EMBED Equation.DSMT4 
[I2(aq)]finale= EMBED Equation.DSMT4  Remarques unités  EMBED Equation.DSMT4  =  EMBED Equation.DSMT4 
[I2(aq)]finale = EMBED Equation.DSMT4  = 5,0×10-3 mol.L-1
1.2. Au bout d’une durée suffisante, la transformation est terminée, on lit alors graphiquement sur la courbe A=f(t) la valeur de Afinale = 1.
k =  EMBED Equation.DSMT4 
k =  EMBED Equation.DSMT4  = 2,0(102 mol-1.L
2. Relation entre l’absorbance et l’avancement de la réaction x
2.1. D’après la loi de Beer-Lambert A(t) = k.[I2(aq)](t)
Or [I2(aq)](t) =  EMBED Equation.DSMT4  donc A = k .  EMBED Equation.DSMT4 
Finalement  EMBED Equation.3 
2.2.  EMBED Equation.DSMT4  =  EMBED Equation.DSMT4 =1,0(10-5 mol
Sur l’axe des ordonnées on lit xfinal = 0,01 , de plus Afinale = 1
x(tfinale) =  EMBED Equation.DSMT4 .A(tfinale)
0,01 mmol = 1,0×10(5 mol × 1,0
L’unité de l’avancement x sur l’axe des ordonnées est la milimole.

3. Étude de la vitesse volumique de réaction
3.1. vR.=  EMBED Equation.DSMT4 
Avec V volume du milieu réactionnel (considéré constant, ici V = V0 + V1) et x l’avancement de la réaction en mol.

3.2. La vitesse volumique à la date t est proportionnelle au coefficient directeur de la tangente à la courbe x= f(t) à cette date. Or ces coefficients directeurs diminuent au cours du temps, la vitesse volumique de réaction diminue au cours du temps.

3.3. La concentration des réactifs diminue au cours du temps, les chocs entre les molécules sont de moins en moins nombreux et donc la vitesse diminue.

3.4. t1/2 correspond à la durée au bout de laquelle x(t1/2) = xfinal/ 2.
Graphiquement on mesure t1/2 = 300 s.

L

O

A

B




xfinal =

t1/2

x(t1/2) = 0,005


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