[PDF] Chapitre 2 - VITESSE DUNE REACTION CHIMIQUE

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VITESSE D"UNE REACTION CHIMIQUE

Chapitre 2

1/Calculer la vitesse moyenne d"une réaction.

2/Déterminer graphiquement la vitesse d"une réaction.

* Dérivation d"une fonction numérique. * Représentation d"une tangente en un point d"une courbe. * Détermination graphique du coefficient directeur d"une droite. I - II - III - IV-Comparaison de la rapidité des transformations chimiques

Vitesse moyenne d"une réaction chimique

Vitesse instantanée d"une réaction chimique

Autres expressions de la vitesse d"une réaction. 34
Un comprimé d"aspirine effervescent contient 500 mg d"acide acétylsalicylique et 400 mg d"hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO 3 Lorsqu"on le met dans un verre contenant de l"eau, il se désagrège. On observe un dégagement gazeux de dioxyde de carbone CO 2 (effervescence) et la disparition totale du comprimé. On obtient une solution aqueuse d"acide acétylsalicylique. Peut-on mesurer la vitesse de la transformation d"un comprimé effervescent dans l"eau ? Quelle(s) technique(s) utilise-t-on pour la déterminer ? Cette vitesse est-elle constante au cours du temps ?

Dans ce chapitre, on se placera dans le cas des transformations modélisées par une seule réaction

chimique symbolisée par une équation du type : a A+ b B + ... → c C + d D + ... 35

Afin de préparer le diiode I

2 , on peut recourir à l'une ou l'autre des deux transformations modélisées par les réactions d'équations : + 2 I → I 2 + 2 . H 2 O 2 + 2 I + 2 H 3 O →I 2 + 4 H 2 O . Le souci est d"obtenir dans un système davantage de diode en une courte durée.

A.Réaliser les systèmes S et S" suivants en veillant à ce que les deux transformations démarrent

en même temps : (S) = (S") = A quoi est due la coloration brune qui apparaît dans chaque système ?

Comparer, après une même durée

Δt = 1 min, les teintes dans S et S". Comparer la rapidité des réactions chimiques dans S et S". B.Réaliser de nouveau les systèmes S et S" en y ajoutant 1 mLd"empois d"amidon et 1 mLd"une solution de thiosulfate de sodium Na 2 S 2 O 3 de concentration égale à 2,0.10 -2 mol.L -1

Noter les durées Δt

1 et Δt 2 d"apparition d"une couleur bleue noire correspondant à la formation de 1,0.10 -2 mmol de diiode I 2 dans S et S" respectivement. Qu"indique l"apparition de la coloration bleue noire ?

Comparer

Δt 1 et Δt 2 . Conclure.

I.2. Interprétation

La coloration brune observée dans les systèmes S et S" est due à la formation de diiode suite à

l"oxydation des ions iodure I par l"ion peroxodisulfate ou par le peroxyde d"hydrogène -2 82
OS -2 4 SO -2 82
OS V 1 = 15 mL d"une solution de peroxodisulfate de potassium K 2 S 2 O 8 de concentration C 1 = 5,0.10 -2 mol.L -1 V 2 = 20 mL d"une solution d"iodure de potassium KI de concentration C 2 = 2,0.10 -1 mol.L -1 V 1 " = 10 mL d"une solution de H 2 O 2 de concentration C 1 " = 7,5.10 -2 mol.L -1 V 2 " = 20 mL d"une solution de KI de concentration C 2 " = 2,0.10 -1 mol.L -1 V 3 " = 5 mL d"une solution de H 2 SO 4 de concentration C 3 " = 2,0 mol.L -1 I- COMPARAISON DE LARAPIDITE DES TRANSFORMATIONS CHIMIQUES

I-1.Activité

H 2 O 2 . L"intensification de la coloration jaune brune indique que la quantité de matière de diiode formé (ou l"avancement x de la réaction : n(I 2 ) = x) augmente au cours du temps.

La différence de teintes observées après une durée Δt = 1 min, dans des milieux de même volume,

indique que la quantité de diiode formé dans S" est plus grande que celle formée dans S. Donc,

la réaction de formation de diiode est plus rapide dans S" que dans S.

Dans la seconde expérience il se forme également du diiode qui est réduit d"abord avec les ions

thiosulfate présent dans le système selon l"équation : I 2 + 2 →+ 2 I et la solution demeure incolore. Quand les ions thiosulfate sont transformés entièrement, les

molécules de diiode formé deviennent en excès et s"associent aux macromolécules de l"amidon

conduisant à la formation d"un composé bleu noir qui confère sa couleur à la solution. Pour des quantités de diiode formé égales, on mesure Δt 2 < Δt 1 ; ce qui permet de confirmer que, la réaction de formation du diiode est plus rapide dans S" que dans S.

II- VITESSE MOYENNE D"UNE REACTION CHIMIQUE

II.1. Activité

En utilisant la courbe (C ) de la page 23 représentant les variations, au cours du temps, de

l"avancement x de la transformation du système chimique dont l"évolution a été suivie dans

l"activité expérimentale du chapitre n°1, déterminer :

1. les avancements x

1 et x 2 de la réaction respectivement aux instants t 1 = 5 min et t 2 =20 min;

2. la variation de l"avancement

Δx de la réaction au bout de la durée Δt = t 2 - t 1

3. la variation de l"avancement

Δx de la réaction par unité de temps entre t 1 et t 2 . Sur quoi renseigne-t-elle la grandeur calculée en 2/ ? Reprendre le même travail en considérant les instants t 2 et t 3 =10 min. Conclure.

II.2. Interprétation

D"après la courbe (C) de la page 23, en passant de l"instant t 1 = 5 min à l"instant t 2 = 20 min, l"avancement x de la réaction croit de x 1 = 2,2.10 -4 mol à x 2 = 4,7.10 -4 mol. 36
Pour se renseigner sur la rapidité d'une transformation, on peut recourir :

- soit à la variation de l'avancement de la réaction Δx pour une durée Δt donnée ;

- soit à la durée Δt pour une variation de l"avancement de la réaction Δx donnée.S 2 O 32-
S 4 O 62-
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Dans l'intervalle de temps Δt = t

2 - t 1 = 15 min, l"avancement de la réaction varie de Δx = 2,5.10 -4 mol.

En moyenne, et dans l"intervalle de temps [t

1 ,t 2 ], l"avancement varie de 1,67.10 -5 mol par min. Cette

variation par unité de temps de l"avancement de la réaction renseigne sur la rapidité moyenne

de l"évolution du système étudié entre les instants t 1 et t 2

Al"instant t

3 l"avancement de la réaction est x 3 = 3,5.10 -4 mol. Dans l"intervalle de temps

Δt" = t

2 - t 3 = 10 min l"avancement de la réaction varie de Δx" = 1,20.10 -4 mol. En moyenne, et dans l"intervalle de temps [t 2 ,t 3 ], l"avancement varie de 1,20.10 -5 mol par min.

En moyenne la réaction est moins rapide dans l"intervalle de temps Δt" que dans l"intervalle de

temps Δt.

II.3. Définition

Entre deux instants t

1 et t 2 , la vitesse moyenne d"une réaction chimique,notée v moy (t 1 ,t 2 est une grandeur qui renseigne sur la variation de son avancement x, dans l"intervalle de temps [t 1 ,t 2 ], par unité de temps.

Elle est modélisée par : v

moy (t 1 ,t 2 1212
t-t)x(t-)x(t F Fx tquotesdbs_dbs21.pdfusesText_27

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