Exercice 1 Titrage avec une réaction lente 6,5 points Correction
EXERCICE I. RÉACTION D'OXYDORÉDUCTION AVEC LE COUPLE Zn2+(aq)/
Zn(s). Bac S Antilles Guyane 09/2010 (6,5 points) http://labolycee.org. Le zinc est
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Polynésie 09/2007 Exercice 1 : Titrage avec une réaction lente ( 6,5 points)
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1. Étude de la réaction doxydoréduction et préparation de la solution
1.1. Couple I2(aq) / I(aq) oxydation 2 I(aq) = I2(aq) + 2e
Couple H2O2(aq) / H2O(l) réduction H2O2(aq) + 2 H+(aq) + 2e = 2 H2O(l)
1.2. En effectuant la somme des deux demi-équations précédentes on obtient :
H2O2(aq) + 2 I(aq) + 2 H+(aq) = I2(aq) + 2 H2O(l)
1.3. Au cours du temps la solution se colore en jaune de plus en plus foncé (formation de diiode, seule espèce colorée).
1.4. On effectue une dilution.
Solution mère : Solution commerciale Solution fille : solution diluée
CCom C2 = EMBED Equation.3
V ? à prélever V2= 50 mL
Au cours dune dilution la quantité de matière de soluté ne varie pas, on a donc :
n = n2
soit CCom.V = C2.V2
CCom.V = EMBED Equation.3 .V2 alors V = EMBED Equation.3 .
V = 5,0 mL.
Protocole opératoire : On prélève 5,0 mL de la solution commerciale à laide dune pipette jaugée de 5,0 mL munie dun pipeteur, on les verse dans une fiole jaugée de 50 mL, on ajoute de leau distillée aux trois-quarts, agiter et enfin on complète jusquau trait de jauge.
2. Étude dune transformation par spectrophotométrie
2.1. A = k.[I2(aq)]
A0 = k.C0 donc k = EMBED Equation.3
k = EMBED Equation.3 = 60 L.mol-1
2.2.1. Lénoncé parle dions oxonium H3O+ en large excès, il sagit des ions hydrogène H+(aq).
Équation chimique H2O2(aq) + 2 I(aq) + 2 H+(aq) = 2 H2O(l) + I2(aq)État du systèmeAvancement (mol)Quantités de matière
(mol)État initial0C2.V2C1.V1Excèsbeaucoup0État en cours de transformationxC2.V2 xC1.V1 2xExcèsbeaucoupxÉtat finalxmaxC2.V2 xmaxC1.V1 2xmaxExcèsbeaucoupxmax2.2.2. [I2(aq)] = EMBED Equation.3 or daprès le tableau EMBED Equation.DSMT4 = x donc [I2(aq)] = EMBED Equation.3
2.2.3. A = k.[I2(aq)] = k. EMBED Equation.3
2.2.4. Si liodure de potassium est le réactif en défaut, alors C1.V1 2xmax = 0
Soit xmax = ½(C1.V1)
xmax = 0,5 × 5,0.10-2 × 25.10-3 = 6,25.104 mol = 6,3.104 mol
Amax = k. EMBED Equation.3
Amax = 60× EMBED Equation.3 = 0,50
3. Exploitation de la courbe représentant labsorbance au cours du temps
3.1. v = EMBED Equation.3
Or x = EMBED Equation.3 daprès la question 2.2.3.
Soit v = EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3
v = EMBED Equation.3
3.2. La vitesse correspond au coefficient directeur de la tangente à la courbe A = f(t) à un coefficient k près. Or Ce coefficient directeur diminue au cours du temps, donc la vitesse v diminue. Cette évolution est due à la diminution des concentrations des réactifs.
3.3. Au bout de 15 min, la tangente à la courbe est quasiment horizontale, son coefficient directeur est donc nul, on peut considérer que la vitesse de la réaction est nulle, soit que le système névolue plus.
3.4. Le temps de demi-réaction
t1/2 correspond à la durée
nécessaire pour que
lavancement de la réaction
atteigne la moitié de sa valeur
finale.
Or avancement et absorbance sont
proportionnels doù t1/2 correspond
à labscisse du point
dordonnée Amax /2.
t1/2 = 4 min
3.5.1.
Daprès le graphique Amax = 0,37.
xmax = EMBED Equation.3
xmax = EMBED Equation.3 = 4,6.10-4 mol.
À la question 2.2.4 on a trouvé xmax = 6,3.10-4 mol > 4,6.10-4 mol. Lhypothèse faite en 2.2.4. nest pas correcte, les ions iodure ne constituent pas le réactif en défaut. Leau oxygénée est donc le réactif limitant.
3.5.2. Si leau oxygénée est le réactif limitant on a : C2.V2 xmax = 0 soit xmax = C2.V2
C2 = EMBED Equation.3
C2 = EMBED Equation.3 = 9,2.10-3 mol.L-1
CCom = 10.C2
CCom = 10×9,2.10-3 = 9,2.10-2 mol.L-1
3.5.3. La réaction étudiée est totale mais pas rapide, elle na pas toutes les caractéristiques dune réaction support de titrage.
t1/2
