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QUELS SONT LES FACTEURS CINETIQUES D'UNE REACTION ? 1) Influence de la concentration des réactifs L'étude, de la réaction entre les ions thiosulfate,  

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TP : Etude de deux facteurs cinétiquesObjectifs :Mettre en évidence l'influence de la température et de la concentration d'un réactif sur la vitesse d'une transformation chimique.Calculer des concentrations d'espèces chimiques dans divers mélanges.Savoir dresser un tableau d'avancement et déterminer le réactif limitant. Déduire de ces résultats l'aspect final du mélange réactionnel entre l'acide oxalique H2C2O4 et les ions permenganates MnO4_(aq)

Réaliser convenablement des prélèvements à partir d'une solution mère.Connaître les contraintes de sécurité liées à chaque produit et adapter sa manière de manipuler.Matériel et produits :Par groupe :(Trois éprouvettes à gaz +support avec pinces)x3 par groupeDeux grands pots en verre dans lesquels seront versés la glace d'une part, le bain-marie d'autre part.Eprouvettes graduées de 10,25,50mLDeux béchers de 250mL (un pour eau chaude, l'autre pour eau froide)Eau distilléeBain marieUn chronomètre1 feuille blanche + 1 feutre noir épais.Une burette de 25mL/paillasseAu bureau :Acide oxalique de concentration 5,0.10-2mol.L-1 (prévoir 50mL par paillasse)+1eprouvette de 10mL/paillasse.Permenganate de potassium de concentration 2,0.10-3 mol.L-1(prévoir 20mL par paillasse) +une éprouvette gaduée de 5mL par paillasse.Thiosulfate de sodium de concentration 0,25mol.L-1 ( prévoir 150 mL par paillasse)Acide chlorhydrique de concentration 1,0mol.L-1 (prévoir 35mL par paillasse)+1pipette de 5mL/paillasseAcide sulfurique concentré (prévoir une petite bouteille avec 50mL)+une éprouvette (5ou 10 mL)5 béchers de 250mLGlaceMerçi !

Nom : Prénom:n°groupe:TP : Etude de deux facteurs cinétiquesConsignes de sécurité de base:Porter une blouse en coton, pas de nu-piedsPorter des lunettes, des gants (en fonction des espèces chimiques manipulées)Pas de lentilles de contactS'attacher les cheveuxEn cas de doute sur la manière de procéder en manipulant une espèce chimique, demander

au professuer ou se reporter au ''Classeur du laboratoire''.Commentaires :Compétence

expérimentale:Compte rendu:Bilan:Une transformation chimique n'est pas toujours rapide ; il est cependant possible de modifier la

durée d'une transformation chimique en agissant sur certains facteurs dits : facteurs cinétiques.

L'objet de ces travaux pratiques est l'étude de deux d'entre eux :•La température•La concentration de l'un des réactifs.Afin de ne pas superposer leurs influences, lorque l'un variera, l'autre restera constant.1)Influence de la températureMettre à chauffer de l'eau afin de diposer d'un bain-marie pour la suite à environ 80°C1.1)Réaction étudiée :C'est l'oxydation de l'acide oxalique H2C2O4 par les ions permenganates MnO4_(aq) en milieu acide

(acide sulfurique ; l'acide oxalique est un acide trop faible pour acidifier lui même le milieu

réactionnel)Les couples oxydant/réducteur intervenant sont : MnO4_(aq)/ Mn2+(aq) et CO2(g)/H2C2O4(aq)Ecrire la demi-équation d'oxydo-réduction pour chaque couple et en déduire l'équation de la

réaction d'oxydation de l'acide oxalique par l'ion permenganate. H2C2O4 =2CO2 + 2H++ 2e-(x5)MnO4_(aq)+ 5e-+ 8H+(aq) = Mn2+(aq) + 4H2O(l) (x2)─────────────────────────────────────────────────2MnO4_(aq)+ 6H+(aq) + 5H2C2O4 = 2Mn2+(aq) + 8H2O(l) + 10CO2

Les ions permanganates sont violets en solution aqueuse ; la solution d'acide oxalique est incolore

ainsi que celle d'acide sulfurique qui sert à acidifier le mélange réactionnel. Les ions manganèse(II)

sont incolores en solution aqueuse.Montrer que l'observation du changement de couleur du mélange permet de suivre la durée de la

réaction.

Comme les seuls ions colorés de la solution sont les ions manganèse MnO4_(aq) à l'instant initial la

solution est violette. Puis au fur et à mesure que l'avancement progresse, il y a de moins en moins

d'ions MnO4_(aq) en solution. La solution se décolore petit à petit. La solution deviendra totalement

incolore lors de la disparition totale de ions MnO4_(aq). (fin de la réaction) Mais cela ne sera possible

qu'à la condition de ces mêmes ions soient le réactif limitant. Dans le cas contraire, il en resterai en

solution et celle -ci resterait violette en dépit de la fin de la réaction.Passez à la partie 1.2 et repondez aux deux questions suivantes lorsque vous aurez terminé la

totalité des questions de ce TP.La concentration de la solution de permanganate de potassium est 2,0.10-3 mol.L-1 et celle de

l'acide oxalique est : 5,0.10-2mol.L-1Dressez le tableau d'avancement de cette réaction et déterminez le réactif limitant.Au regard de la très forte concentration en ions H+ et de l'exces d'eau, on se contentera dans le

tableau d'avancement suivant de ne faire figurer que les espèces chimiques des deux coulpe

redox.Détermination des quantités de matère à l'état initial :n(MnO4_(aq))=C(MnO4_(aq)) x V(MnO4_(aq))=2,0.10-3 x 4.10-3 = 8.10-6moln(H2C2O4)=C(H2C2O4) x V(H2C2O4)=5,0.10-2 x 3.10-3 = 1,5.10-4molÉquation chimique2MnO4_(aq)+5H2C2O4->2Mn2+(aq) +2CO2

Etat du

systèmeAvancement (en mol)Quantités de matières (en mol )État initial X=08.10-6mol1,5.10-4 mol00

En cours de

transformationX8.10-6 - 2X1,5.10-4 - 5X2X2X

État finalXf=Xmaxn f,MnO4_=

Le réactif limitant est MnO4_(aq) donc la décoloration de la solution sera totale.Déduisez de la question précédente si la décoloration de la solution sera totale ?Le réactif limitant est MnO4_(aq) donc la décoloration de la solution sera totale. La totalité de

MnO4_(aq) a disparu alors que c'était la seule espèce chimique à colorer la solution.

1.2)Préparation des mélangesSuivre le mode opératoire ci-dessous.Dans trois éprouvettes à gaz, verser 4mL de la

solution de permenganate de potassium et 1mL d'acide sulfurique concentré. (cette étape doit se faire sous la hotte) Placer une éprouvette dans la glace (mélange n°1), une deuxième dans le bain-marie (mélange n°3) et laisser la troisième à la température ambiante (mélange n°2)Ajouter au contenu de l'éprouvette n°1 3mL d'acide oxalique et déclencher à cet instant le chronomètre. Noter la durée Δt1 nécessaire à la décoloration.Recommencer la dernière étape avec les éprouvettes n°2 et 3Noter les différentes durées ci-dessousΔt1=

Δt2=

Δt3=

Conclure sur l'influence de la température sur la durée de la réaction.Plus la température est élevée, et plus la réaction est rapide.2)Influence de la concentration d'un réactif2.1)Réaction étudiéeOn étudie la dismutation de l'ion thiosulfate S2O32- en milieu acide. L'ion S2O32- appartient à deux

couples oxydant/réducteur : dans le coupleS2O32-(aq)/S(s) il est oxydant, dans le couple

SO2(g)/S2O32-(aq) il est réducteur. En milieu acide S2O32-oxydant réagit sur S2O32- réducteur.Ecrire la demi-équation relative à chaque couple.6H++S2O32-+4e-→2S(s)+3H2O

2H++2SO2(g)+4e-→S2O32-+H2O

En déduire l'équation de la réaction de dismutation :4H++2S2O32-→ 2SO2(g) +2S(s)+2H2O

L'acidification est obtenue par ajout d'acide chlorhydrique. Les solution d'acide chlorhydrique et de

thiosulfate de sodium sont incolores et transparantes ; le dioxyde de soufre est un gaz, le soufre

apparaît ici sous la forme d'un précipité qui opacifie progressivement le mélange réactionnel.Un milieu réactionnel qui s'opacifie rapidement signifie que la transformation est rapide. A l'inverse

un milieu réactionnel qui s'opacifie lentement signifie que la transformation est lente.2.2)Mode opératoireLes solutions mises à disposition sont :•Solution de thiosulfate de sodium

2Na+(aq)+S2O32-(aq) de concentration

C1=0,25mol.L-1•Une solution d'acide chlorhydrique

H+(aq) (ou H3O+)+ Cl-(aq) de

concentration C2=1,0mol.L-1•Eau distillée

Dessiner sous un bécher de 250mL une croix noire ( assez fortement marquée) et le poser sur une

feuille blanche. Verser dans le bécher successivement les mélanges précisés dans le tableau ci-dessous en respectant l'ordre suivant : en premier la solution de thiosulfate de sodium, puis l'eau ;

Déclancher un chronomètre au moment précis où la solution d'acide chlorhydrique est transvasée

en dernier. Regarder au dessus du bécher et noter la durée necessaire pour que la croix ne soit

plus visible en raison de l'opacification du mélange par la précipitation du soufre.Tableau des mélanges : V1 : Volume de la solution de thiosulfate de sodium, V2 : Volume d'acide

chlorhydrique, V3 : volume d'eau.MélangesV1(mL)V2(mL)V3(mL)Durée1105402205303305204405102.3)RésultatsCalculer dans chaque mélange, les concentrations [S2O32-(aq)] et [H+] ; compléter le tableau ci-dessous.Calcul de la quantité de matière en S2O32-(aq) introduite dans le mélange 1n=C1 xV1=0,25x 10.10-3=2,5.10-3molLe volume ou siège la réaction est Vtotal=10.10-3+5.10-3+40.10-3=55.10-3L

Calcul de la concentration [S2O32-(aq)] dans le mélange 1[S2O32-(aq)]=n

Vtotal=

2,5.10-3

55.10-3=4,510-2 mol.L-1Calcul de la quantité de matière en H+ introduite dans le mélange 1n=C2 xV1=1x 10.10-3=10-2molLe volume ou siège la réaction est Vtotal=10.10-3+5.10-3+40.10-3=55.10-3L

Calcul de la concentration [H+] dans le mélange 1[H+)]= n

Vtotal=

10-2

55.10-3=4,510-2 mol.L-1Mélanges[S2O32-(aq)]en mol.L-1[H+] en mol.L-114,5.10-20,0929,0.10-20,0931,3.10-10,0941,8.10-10,09Quel est le réactif dont la concentration a varié ?S2O32-(aq)Quelle est l'influence d'une telle variation sur la durée de la transformation ?Plus le milieu réactionnel est concentré en réactif S2O32-(aq) et plus la réaction est rapide.Conclusions :Quelle est l'influence de la température sur la durée d'une transformation chimique ?Plus la température est élevée, et plus la réaction est rapide.Quelle est l'influence de la concentration d'un réactif sur la durée d'une transformation chimique :Plus le milieu réactionnel est concentré en réactif et plus la réaction est rapide.

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