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Protocole expérimental : • Dans un erlenmeyer contenant une solution S dont on ne se souciera pas du contenu, on dissout du glucose • On ajoute une solution
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1ere SExercice : La bouteille magique
D'après épreuve de BAC Terminale S Afrique 20082008-2009Au cours d'une séance de travaux pratiques, un élève de terminale S doit réaliser le mélange réactionnel
décrit dans le protocole expérimental suivant :Protocole expérimental :
•Dans un erlenmeyer contenant une solution S dont on ne se souciera pas du contenu, on dissout du glucose. •On ajoute une solution de bleu de méthylène. Cette solution donne une coloration bleue au mélange réactionnel. •On constate que la solution bleue devient progressivement incolore. •Boucher l'erlenmeyer et agiter vigoureusement : la solution devient immédiatement bleue puis se décolore progressivement. •Agiter une nouvelle fois : la solution devient tout de suite bleue puis se décolore progressivement.Données du problème :
•La seule espèce colorée dans le mélange réactionnel est la forme oxydée du bleu de
méthylène qui donne une coloration bleue. Elle est notée BM+(aq). •La forme réduite du bleu de méthylène est notée BMH(aq).•Dans les conditions de l'expérience, le glucose est un réducteur qui réduit le bleu de
méthylène. On admettra qu'il est introduit en large excès devant les autres réactifs. •Le glucose est noté RCHO(aq). Sa masse molaire vaut M = 180g.mol-1.Couples oxydant/réducteur mis en jeu :
•BM+(aq)/BMH(aq) •O2(g)/H2O (l) •RCOOH(aq)/RCHO(aq)1- Équation de la réaction modélisant la transformation chimique entre le glucose et la
solution de bleu de méthylène.1-1) Donner la définition d'un oxydant puis d'un réducteur.
1-2) Ecrire la demi-équation électronique de réduction de la forme oxydée BM+(aq) du bleu de
méthylène.1-3) Ecrire la demi-équation électronique d'oxydation du glucose RCHO(aq).
1-4) En déduire que l'équation d'oxydoréduction entre le glucose et la forme oxydée du bleu de
bromothymol est : RCHO(aq) + BM+(aq) + H2O (l) RCOOH(aq) + BMH(aq) + H+(aq)(équation 1)Cette réaction est lente.
2- Interprétation des observations :
Lorsque l'on agite l'erlenmeyer, une partie du dioxygène de l'air se dissout dans la solution puis réagit en
oxydant la forme réduite du bleu de méthylène. Cette réaction est rapide.2-1) Montrer que l'équation chimique modélisant cette transformation chimique est :
2 BMH(aq) + O2(aq) + 2H+(aq) 2H2O (l) + 2BM+(aq)(équation 2)
2-2) A l'aide des caractéristiques des équations chimiques 1 et 2, expliquer les variations de
couleur observées lors de l'expérience et leurs vitesses.3- Étude quantitative :
L'erlenmeyer dans lequel l'élève réalise l'expérience est bouché hermétiquement et contient un volume
V(O2) = 48 mL de dioxygène et 5,0g de glucose RCHO. Le volume molaire des gaz dans les conditions de l'expérience vaut Vm = 24,0 L.mol-1.3-1) Compléter de façon littérale et en respectant les notations, le tableau d'avancement de
l'ANNEXE.3-2) Calculer la quantité de matière initiale ni(O2) de dioxygène contenu dans l'erlenmeyer.
On réalise une série d'agitations successives qui permet de dissoudre tout le dioxygène présent
dans l'erlenmeyer.3-3) En déduire la quantité de matière ni(BMH) susceptible de réagir avec la quantité de matière
initiale ni(O2) de dioxygène.3-4) A partir de l'équation 1, montrer que la quantité de matière de glucose n(RCHO) ayant
réagi au cours de l'expérience est 4,0×10-3mol. On pourra s'aider d'un tableau d'avancement.