[PDF] Exercices: CINÉTIQUE CHIMIQUE CORRECTION

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EXERCICE8p.94: TEMPSDEDEMI-REACTION ◆Onutiliselacourbebleuedugraphiquedel'exercice7.Letempsdedemiréactiont1/2correspondautempsnécessairepouratteindrelamoitiédel'avancementfinal.Ici,l'avancementfinalestde10mol·L-1donconchercheletempstelque[X]=5mol·L-1.Onlitsurlegraphiquequet1/2=13s.EXERCICE9p.94:SUIVIDEREACTION1.Aucoursdelaréaction,desionshydrogèneH+sontproduitsdanslemilieuréactionnel,cequientraîneunevariationdepH.Onpeutdoncsuivrel'évolutiontemporelledecetteréactionàl'aided'unpH-mètre.OnsaitaussiquelediiodeI2(aq)estjauneensolutionaqueuseetquel'ioniodureI-(aq)estincoloredanslesmême sconditions .Ainsi,laréaction vas'accompagnerd'unedé colorationdumilie uréactionnel.Onpeutdoncsuivrel' évolution temporelled ecetteréactionàl 'aided'unspectrophotomètre.Enfin,commelaréactionapourproduitdesions,onpeutenvisagerunsuiviconductimétrique.2.PourlesuiviaupH-mètre,onsuitlavaleurdupH(reliéàlaconcentrationenionhydrogèneH+(aq)).LaconcentrationenionhydrogèneH+(aq)augmentant(H+estunproduit),lepHdiminuependantlaréaction.Exercices: CINÉTIQUE CHIMIQUE CORRECTION Pourlesuiviau spectrop hotomètre,onsuitl avaleur del'absorbanceAdelasolu tionq uiestproportionnelleàlaconcentrationdesespècescoloréesprésentes(ici,lediiodeI2(aq)).Lediiodeétantunréactif,saconcentrationetl'absorbancevontdiminuerpendantlaréaction.Lorsd'unsuiviconductimétrique,commedesionssontformésetqu'iln'yenavaitpasavantlaréaction,laconductivitévaaugmenter.EXERCICE10p.94:TEMPERATURECOMMEFACTEURCINETIQUE1.Ils'agitd'uneréactiond'oxydoréduction.Onécritlesdeuxdemiéquationsassociéesàchacundescouples.S2O82-(aq)+2e-!2SO42-(aq)(×1)3I-(aq)!I3-(aq)+2e-(×1)_________________________________________S2O82-(aq)+3I-(aq)→2SO42-(aq)+I3-(aq)2.Onconstatequel'évolutiontemporelledelaconcentrationenionperoxodisulfateS2O82-(aq)varieenfonctiondelatempérature.Donc,cettedernièreestbienunfacteurcinétique.À313K,l'étatfinalestatteintplusrapidementqu'à297K.Ainsi,pluslatempératureaugmente,pluslavitessedecetteréactionaugmenteaussi.3.Letempsd edemiréaction t1/2co rrespondautempsnécessairepouratte indre lamoitiédel'avancementmaximal.Ici,onsuitl adisparitiond'unréacti finitialement présentav ecune

concentrationde10,00×10-2mol·L-1,ettotalementdisparuenfinderéaction.Ilfautdonctrouverletempsauquellaconcentrationestde5,00×10-2mol·L-1.Onlitsurlegraphiquebleuquet1/2=100s.EXERCICE11p.94:ORDREETTEMPERATURE1.Lestroiscou rbesreprésentan tl'évolutiondelavitessevolumiqueenfonctiondelaconcentrationsontdesdroites. Onpeutdoncécrirepour lestroi ssituations:Ainsi,laréactionétudiéeàdifférentestempératuresestbienuneréactiond'ordre1.2.Ondéterminelecoefficientdirecteurdeladroitebleueaveclespointsdecoordonnées(1;11)et(0;0):AN:€

k bleu 11 1,00 =11s -1 k rouge 43
1,00 =43s -1 k orange 64
1,00 =64s -1

EXERCICE21p.99:DECOMPOSITIONDEL'IODURED'HYDROGENE1.L'énoncénousindiquequelediiodeI2(g)estdecouleurviolette.Ainsi,onpeutsuivrel'évolutiontemporelledesaconcentrationàl' aided'un spectr ophotomètre.Eneffet,enmesurantl'absorbanceaucoursdelaréaction,onpeut,parlaloideBeer-Lambert,obtenirlavaleurdelaconcentrationendiiode[I2]tellequ'elleestdéfiniedansl'énoncé.Ilestànoterqu'ilfautquelediiodesoitlaseuleespècecolorée.2.Parlecture graphique,laconcentr ationfi naleendiiodeI2(g)estégaleà[I2]f=1,00mol·L-1.3.Pourcela,oncommenceparécrirel'équationbilandelaréactiondedécompositiondel'iodured'hydrogène:2HI(g)→I2(g)+H2(g)D´aprèsl´équationdelaréaction:€

n(I 2 f n 0 (HI) 2

Onadonc:€

n 0 (HI)=2×n(I 2 f

Lesdifférentsgazoccupentlemême volum eV,onp eutdonc écrirelamêm erelationavecl esconcentrations:€

[HI] 0 =2×[I 2 f

AN:€

[HI] 0 =2×1,00=2,00mol.L -1 [I 2 [I 2 f 2 =5,00×10 -1 mol.L -1

Onlitsurlegraphiquequet1/2=0,4s.

[HO-]=

σ-(λ(Cl

)+λ(Na ))×c 0

λ(HO

)+λ(Cl v= d[HO dt =k×[HO dσ dt (t 1 t 2 t 1 t 2 -t 1

EXERCICE27p.101:VITESSEVOLUMIQUEETABSORBANCE1.LaloideBeer-Lambertstipulequ'ilyaproportionnalitéentrel'absorbanceAd'unesolutiondueàuneespè cechimieetlaconcen trationdecetteespèceX( aq).Ce lasetr aduitparlaformule:Siplusieursespèceschimiquesprésentesdanslasolutionsontcolorées,laloideBeer-Lambertestadditiveetonpeutécrire:Onappliquecelaàlasituationdécriteparl'énoncé:.Or,lesionschromeCr3+(aq)initialementintroduitsdanslemilieuréactionnelontsoitréagiavecl'EDTApourformerCr-EDTA3+,soitn'ontpasréagietsonttoujoursprésentssousformeionique.Onpeutdoncécrire:Enremplaçant[Cr-EDTA3+]dansl'équationdel'absorbance,onarriveà:€

A=k 1 [Cr 3+ ]+k 2 (c-[Cr 3+

2.Onendéduitque:€

A=(k 1 -k 2 )[Cr 3+ ]+k 2 ×c [Cr 3+ A-k 2 ×c k 1 -k 2 v= d[Cr 3+ dt donc:€ v= d dt A k 1 -k 2 k 2 .c k 1 -k 2 donc:€ v= d dt A k 1 -k 2 d dt k 2 .c k 1 -k 2 v= d dt A k 1 -k 2

etenfin:Silaréacti ones tbiend'ordre1,l avitesse volumi quevdedisparitiondesionsCr3+(aq)doitêtre proportionne lleàlaconcentration[Cr3+].Comptetenudecequel'onadit,lavitessevolumiquev,etparconséquentladérivéedel'absorbance,doiventdoncsuivreégal ementunefonctionaffineen fonctiondel'absorbanceA.Àpartirdesmesures,onpeutcalculerladérivéedel'absorbanceAiàchaqueinstanttiLetracédeladérivéedel'absorbanceenfonctiondel'absorbancedonne:Ilapparaî tqueladérivée temporelled el'absorbanceetl'absorbancesontli éespar unmodèleaffine.Onpeut doncvaliderl'ordre 1,d'aprèslesargumentsénoncésprécédemment.

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