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TP CH08 INFLUENCE D"UN FACTEUR CINETIQUE

CONTEXTE

Afin d"augmenter la productivité, les industriels recherchent en permanence des procédures et des réglages

permettant de gagner du temps sur un procédé industriel.

La cinétique chimique étudie tous les facteurs influant sur la durée d"une transformation chimique, comme

par exemple l"utilisation de catalyseurs.

Diminuer la durée de dégradation des composés chimiques ou des déchets présents dans la nature est un

aussi un enjeu environnemental (influence des UV, de la température ...)

Le but de cette épreuve est de montrer l"influence d"un facteur cinétique sur une réaction lente.

DOCUMENTS MIS À DISPOSITION DU CANDIDAT

Document 1 :

On étudie l"évolution au cours du temps de la réaction entre les ions permanganate et l"acide

oxalique H2C2O4 en milieu acide. Cette réaction lente est modélisée par l"équation chimique suivante :

Toutes les espèces chimiques intervenant dans cette réaction sont incolores en solution aqueuse à

l"exception de l"ion permanganate qui est de couleur violette.

Document 2 :

temps de demi-réaction

Le temps de demi-réaction est la durée au bout de laquelle l"avancement de la réaction est égal à la moitié

de l"avancement final.

Document 3 :

solutions à disposition du candidat Solution aqueuse de permanganate de potassium de concentration molaire 1,0 x 10-3 mol.L-1. Solution aqueuse d"acide oxalique de concentration molaire 5,0 x 10-1 mol.L-1. Solution aqueuse d"acide oxalique de concentration molaire 1,0 x 10-1 mol.L-1. Solution aqueuse d"acide oxalique de concentration molaire 1,0 x 10-2 mol.L-1. Solution aqueuse d"acide sulfurique de concentration molaire 1,0 mol.L-1 Solution aqueuse d"acide sulfurique de concentration molaire 0,50 mol.L-1

Sécurité :

Les solutions d"acide sulfurique doivent être manipulées avec des lunettes et des gants.

Solution aqueuse d"acide oxalique :

Solution aqueuse de permanganate de potassium :

TRAVAIL A EFFECTUER

1. Proposition d"un protocole expérimental (20 minutes conseillées)

A l"aide des documents et du matériel mis à disposition, proposer un protocole expérimental permettant de

déterminer le temps de demi-réaction pour le mélange réactionnel ci-dessous :

10,0 mL d"une solution aqueuse de permanganate de potassium de concentration 1,0 x 10-3 mol.L-1

2 mL d"acide sulfurique de concentration 1,0 mol.L -1 10 mL d"une solution aqueuse d"acide oxalique de concentration 1,0 x 10-1 mol.L-1 On justifiera le choix de la verrerie et l"ordre des opérations à effectuer. Pour ce mélange réactionnel, le réactif limitant est l"ion permanganate. L"étude spectrophotométrique est réalisée à la longueur d"onde = 530 nm.

2. Mise en oeuvre du protocole expérimental (20 min conseillées)

Mettre en oeuvre le protocole expérimental.

A chaque instant t, l"avancement

de la transformation étudiée peut être déterminé en utilisant la relation suivante : en mol Avec A0 l"absorbance du mélange réactionnel mesuré à l"instant t = 0 s ; A0 = et A l"absorbance du mélange réactionnel mesuré à l"instant t.

Utiliser le tableur-grapheur regressi pour visualiser la courbe d"évolution de l"avancement

de la réaction en fonction du temps x = f(t). En déduire, à l"aide des fonctionnalités du tableur-grapheur, le temps de demi-réaction.

3. Proposition et réalisation d"une nouvelle expérience (10 min conseillées).

3.1. Proposer la modification d"un paramètre de l"expérience afin de diminuer le temps de demi-réaction.

3.2. Réaliser le protocole proposé.

4. Validation des résultats (10 minutes conseillées).

Comparer les résultats expérimentaux obtenus lors des deux expériences et conclure. CORRECTION TP CH08 INFLUENCE D"UN FACTEUR CINETIQUE

1.proposition de protocole

Prélever avec une pipette jaugée de 10,0 mL, 10,0 mL de la solution de permanganate de potassium de

concentration 1,0 x 10-3 mol.L-1 ; les placer dans un bécher de 100 mL.

Mettre les lunettes de protection puis ajouter, dans le bécher, 2 mL d"acide sulfurique de concentration 1,0

mol.L-1 mesuré avec une éprouvette graduée de 5 mL.

A l"aide d"une éprouvette graduée de 10 mL, préparer 10 mL d"une solution aqueuse d"acide oxalique de

concentration molaire égale à 1,0 x 10-1 mol.L-1.

Verser les 10 mL d"acide oxalique dans le bécher de 100 mL, simultanément lancer l"acquisition.

Agiter le mélange avec un agitateur. Verser une petite quantité du mélange dans une cuve et placer la cuve

dans le spectrophotomètre. Lorsque l"acquisition est terminée, transférer les données vers le tableur-grapheur.

Créer la grandeur avancement x.

Tracer le graphe x = f(t).

Déterminer graphiquement la valeur t1/2.

3. La compétence RÉALISER est évaluée en continu à la question 2.

Solution totale :

t

1/2 = 9,5 min (t1/2 le plus grand obtenu à une température de 20°C)

4. Proposition et réalisation d"une nouvelle expérience

Solution totale :

La durée d"une transformation diminue en général lorsqu"on augmente la concentration d"un réactif. Compte

tenu des solutions mises à disposition, il faut donc réaliser le mélange réactionnel avec une solution

aqueuse d"acide oxalique plus concentrée, soit la solution de concentration 0,50 mol/L et suivre le protocole

déjà réalisé.

5. Validation des résultats

Le temps de demi-réaction déterminé lors de la seconde expérience est environ deux fois plus faible que

lors du premier mélange, donc augmenter la concentration d"un des réactifs a permis de diminuer le temps

de demi-réaction.

Solution totale :

t1/2 = 9,5 min (t1/2 le plus grand obtenu à une température de 20°C)

Solution :

La durée d"une transformation diminue en général lorsqu"on augmente la concentration d"un

réactif. Compte tenu des solutions mises à disposition, il faut donc réaliser le mélange réactionnel

avec une solution aqueuse d"acide oxalique plus concentrée, soit la solution de concentration

0,50 mol/L et suivre le protocole déjà réalisé.

Solution

Le temps de demi-réaction déterminé lors de la seconde expérience est environ deux fois plus faible

que lors du premier mélange, donc augmenter la concentration d"un des réactifs a permis de diminuer

le temps de demi-réaction.quotesdbs_dbs33.pdfusesText_39