Total : / 30 Facteurs Cinétiques et catalyse TP n°6 (Chimie)
Dans ce TP, on va étudier les facteurs susceptibles d’influencer son évolution temporelle Chaque binôme traitera 3 voir 4 parties dans le TP (2 évaluées en direct et une ou 2 parties qui sera présentées par ce même binôme au tableau) I°) Etude de différents facteurs cinétiques (21 pts) :
CORRECTION : FACTEURS CINETIQUES- CATALYSE O 3(aq )
CORRECTION : FACTEURS CINETIQUES- CATALYSE I°) Etude de différents facteurs cinétiques : 1°) Concentration initiale (13 pts ) : étude de la dismutation des ions thiosulfate Le volume total de solution est toujours le même et vaut V = V 1 + V 2 + V eau = 50 mL = 50 10-3 L Mélange V1 (mL) V2 (mL) Veau (mL) [+ H (aq) ] i (mol L-1) [ 2−
Tp : Facteurs cinétiques, catalyse Quelle est l’influence d
Tp : Facteurs cinétiques, catalyse Quelle est l’influence d’un facteur cinétique, d’un catalyseur sur la cinétique d’une réaction chimique? Objectifs : Mettre en œuvre une démarche expérimentale pour mettre en évidence l’influence de la concentration, de la température
TP n° 7: cinétique chimique - Correction
II°) Facteurs cinétiques Les expériences qui suivent mettent évidence le rôle de la température et de la concentration dans les vitesses de réaction a°) Rôle de la température Pour montrer l’influence de la température sur la cinétique, nous allons utiliser le test caractéristique des aldéhydes avec la liqueur de Fehling
TS-TPC7-FacteursCinetiquesConducti - Labo TP
Title: TS-TPC7-FacteursCinetiquesConducti Author: http://labolycee Created Date: 12/10/2014 11:31:29 AM Keywords ()
Chapitre 4 : Cinétique chimique Thème Matière
TP 11 : Les facteurs cinétiques TP 12 : Une réaction d’ordre 1 1 /20 DS 6 3 /20 SOMMAIRE
TP n°1
- Savoir identifier les facteurs cinétiques d’une réaction chimique - Connaître le rôle du catalyseur - Suivre l’évolution d’une quantité de matière au cours du temps - Temps de demi-réaction CINETIQUE ET CATALYSE Chimie TP n°1 : : ATTENTION: faire toutes les expériences avant de faire la rédaction
TP : étude cinétique de la saponification de l éthyle
En déduire deux facteurs cinétiques Interpréter l’évolution de la vitesse durant la transformation chimique 4 Temps de demi réaction t 1/2: C’est le temps au bout duquel l’avancement est arrivé à la moitié de sa valeur finale Evaluer t 1/2 Dépend –t-il de [HO-] ? Dépend –il de la température ?
OUBRAHAM M de
3) Pourquoi dit-on que ces deux réactions ont des cinétiques différentes ? II) Facteurs cinétiques Divers paramètres, appelés facteurs cinétiques, agissent sur la rapidité d'évolution d'un système chimique Quels sont ces facteurs ? Quels sont leurs effets ? Compétence exigible au baccalauréat • Mettre en œuvre
Temps et évolution chimique : cinétique et catalyse
3) Autres facteurs cinétiques L'éclairement du milieu réactionnel par une radiation de longueur d'onde appropriée est également un facteur cinétique Comme par exemple : la synthèse chlorophyllienne, le bronzage ce sont des réactions photochimiques Le solvant peut être un facteur cinétique
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Terminale
Chapitre 4 : Cinétique chimiqueThème MaitièrePLAN DE TRAVAIL
Ressources
- Partie A : Modélisation macroscopique - Partie B : Loi des vitessesVoir le site internet : Vidéos et animations :
Fin de la partie A :Résumé du
chapitre :Niveau 1Niveau 2Niveau 3Problème
Paritie A2 p 84
6 p 8517 p 88 Exercice 1 22 p 90Paritie B8 p 85
11 p 8614 p 87 19 p 8924 p 91NotationCoeffNote
➔TP 11 : Les facteurs cinétiques ➔TP 12 : Une réaction d'ordre 11/20 ➔DS 63/20SOMMAIRE
Objectifs pour le DS.........................................................................................................................................................................1
Partie A : Modélisation macroscopique........................................................................................................................................2
Partie B : Loi des vitesses...............................................................................................................................................................3
OBJECTIFS POUR LE DS
□Justiifier le choix d'un capteur de suivi temporel de l'évolution d'un système. □Identiifier, à partir de données expérimentales, des facteurs cinétiques.□Citer les propriétés d'un catalyseur et identiifier un catalyseur à partir de données expérimentales.
□À partir de données expérimentales, déterminer une vitesse volumique de disparition d'un réactif, une vitesse
volumique d'apparition d'un produit ou un temps de demi-réaction.□Identiifier, à partir de données expérimentales, si l'évolution d'une concentration suit ou non une loi de vitesse
d'ordre 1.□À l'aide d'un langage de programmation et à partir de données expérimentales, tracer l'évolution temporelle
d'une concentration, d'une vitesse volumique d'apparition ou de disparition et tester une relation donnée
entre la vitesse volumique de disparition et la concentration d'un réactif.Chapitre 4Page 1/5
EXERCICES
EXERCICE 1 : ETUDIER L'INFLUENCE D'UN CATALYSEUR
La réaction de dismutation (réaction d'oxydoréduction d'une molécule avec une autre molécule identique) du
peroxyde d'hydrogène H2O2 est catalysée par l'ajout de quelques gouttes d'une solution de chlorure de fer (III) (Fe3+
+ 3Cl-). Cette action catalytique se fait en deux étapes.1.Les couples redox qui interviennent lors de la dismutation du peroxyde d'hydrogène sont H2O2 (aq)/H2O(l) et
O2(g)/H2O2(aq). Ecrire les demi-équations électroniques, puis l'équation de la réaction.2.Lors de la première étape, les ions Fe3+ oxydent l'eau oxygénée pour donner des ions Fe2+.
a. Ecrire la demi-équation électronique correspondant au couple Fe3+(aq) / Fe2+(aq). b. Ecrire l'équation de réaction entre les ions Fe3+ et l'eau oxygénée.3.Lors de la seconde étape, les ions Fe2+ formés réduisent l'eau oxygénée pour redonner des ions Fe3+. Ecrire
l'équation de réaction entre les ions Fe2+ et l'eau oxygénée.4.Quel est le bilan des deux étapes ?
5.Montrer que l'ion Fe3+ joue le rôle de catalyseur
6.L'ion Fe2+ peut-il jouer le rôle de catalyseur pour cette réaction ?
7.L'ION FE2+ PEUT-IL JOUER E RÔLE DE CATALYSEUR POUR CETTE RÉACTION ?
PARTIE A : MODÉLISATION MACROSCOPIQUE
I - DURÉE DE RÉACTION
1 - Réacitions rapides, réacitions lentes
Un système chimique, s'il n'est pas stable, évolue de son état initial vers son état d'équilibre. La cinétique chimique
est l'étude du déroulement temporel de l'évolution de ce système chimique.Cette évolution prend un certain temps, appelé durée de réaction. Une réaction est dite rapide si, à l'oeil nu, elle
paraît terminé dès que les réactifs entre en contact. Sinon, elle est dite lente (combustion d'une feuille de papier,
oxydation du fer par le dioxygène de l'air, etc).2 - Temps de demi-réacition
Déifinition : Le temps de demi-réaction est la durée pour laquelle l'avancement x de cette réaction a atteint la moitié
de sa valeur ifinale xf. Cette valeur est plus commode à déterminer et à utiliser que la durée de réaction (voir l'allure de la courbe : il est difificile de déterminer exactement quand x a atteint sa valeur ifinale).Animation : Déterminer t½ graphiquement :
ATTENTION : t½ n'est pas moitié de la durée de réaction !!! Il vous sera demandé plusieurs fois au cours de l'année la déifinition du temps de demi-réaction. Connaissez-la par coeur !3 - Évoluition d'une quanitité de maitière au cours du temps
L'avancement de réaction n'est pas une grandeur que l'on peut déterminer directement par l'expérience. Seules les quantités de matière de produits et/ou de réactifs peuvent être déterminées. Pour cela, on utilise le plus souvent des capteurs qui sont sensibles à une grandeur en particulier (voir chapitre 2) Les quantités de matières de réactifs et de produits sont, évidemment, liées à l'avancement de réaction. Il faut donc savoir faire un tableau d'avancement pour pouvoir trouver cette relation !Chapitre 4Page 2/5
II - FACTEURS CINÉTIQUES
Au niveau microscopique, une réaction entre deux entités chimiques a lieu lorsqu'elles : •se rencontrent (choc) : il faut donc un nombre de choc important ; •se heurtent avec sufifisamment d'énergie pour qu'elles puissent interagir et se transformer (choc efificace).Animation : Réaction et chocs :
1 - Température
Plus la température est élevée, plus le mouvement des entités chimique est rapide, et donc plus les
chocs entre elles sont nombreux et violents. Ceci rend la réaction plus rapide. Animation : Facteur cinétique : T empérature :2 - Concentraition des réacitifs
Dans une solution, plus les réactifs sont concentrés, plus la probabilité qu'ils se rencontrent est grande
et donc plus il y a de chocs entre eux. Ceci rend également la réaction plus rapide. Animation : Facteur cinétique : C oncentration des réactifs :III - CATALYSE
Un catalyseur est une espèce chimique ou un ion augmentant la vitesse d'une réaction donnée mais dont la
quantité à l'état initial est égale à la quantité à l'état ifinal. Il n'apparaît pas dans l'équation-bilan.
Un catalyseur ne fournit pas d'énergie. Il ne permet donc pas de réaliser une réaction qui nécessite de l'énergie.
Exemple de l'électrolyse de l'eau : Pour transformer l'eau en H2 et O2, selon la réaction d'équation-bilan H2O →H2 + ½ O2, un apport d'énergie est nécessaire. Cet apport se fait sous forme d'énergie électrique dans un
électrolyseur. Aucun catalyseur ne permet de réaliser cette réaction sans apport d'énergie.
Un catalyseur peut être sélectif, c'est-à-dire favoriser une réaction plutôt qu'une autre à partir du ou des mêmes
réactifs. Exemples de la déshydratation et déshydrogénation de l'éthanol :La réaction CH3-CH2-OH CH
→2=CH2 + H2O (déshydratation) est catalysée par l'alumine Al2O3.La réaction CH3-CH2-OH CH
→3-CHO + H2 (déshydrogénation) est catalysée par le cuivre métallique.Ainsi, à partir du même réactif mais en choisissant un catalyseur différent, on peut orienter la réaction vers un
produit plutôt qu'un autre. Dans le cas d'une réaction équilibrée (non totale), un catalyseur permet d'atteindre l'équilibre plus rapidement (modiification de la cinétique de la réaction), mais pas de modiifier l'état d'équilibre du système chimique.QUIZ DE LA PARTIE A
A l'aide de la vidéo de la partie C, entourer les bonnes réponses aux quiz :Quiz n°1 : ABCDEQuiz n°3 : ABCD
Quiz n°2 : ABCDE
Chapitre 4Page 3/5
PARTIE B : LOI DES VITESSES
I - VITESSES DE RÉACTION
1 - Déifiniitions
Pour une réaction du type A B + C, on déifinit deux vitesses volumiques→ :Vitesse volumique de consommation du réactif A
v(A)t=-d[A] dtavecVitesse volumique d'apparition du produit B
v(B)t=d[B] dtavecRemarque : On peut aussi déifinir de la même façon une vitesse d'apparition de l'espèce C
2 - Déterminaition d'une vitesse de réacition
Pour déterminer une vitesse de réaction à un instant donné, il faut tracer la tangente à la courbe de la concentration
en fonction du temps, puis calculer la pente de cette tangente. On aura donc : La vitesse de réaction diminue au fur à mesure que la réaction avance :II - LOI D'ORDRE 1
1 - Déifiniition
Lorsque la vitesse volumique de consommation d'un réactif vR est proportionnelle à sa concentration [R], on parle
alors de loi de vitesse d'ordre 1. On a alorsv(R)t=k×[R]tavec k une constante. Si on remplace v(R)t par son expression, on a alors -d[R]t dt=k×[R]t. On reconnaît une équation différentiellelinéaire de premier ordre que l'on peut résoudre facilement (voir chapitre 3) si l'on connaît les conditions initiales.
En posant [R]0 la concentration molaire à l'instant t = 0, la solution de cette équation sera donc :
[R]t=[R]0×e-kt. Chapitre 4Page 4/5v(A)t la vitesse volumique en en mol.L-1.s-1 [A] la concentration molaire de A en mol.L-1 t le temps en s v(B)t la vitesse volumique en en mol.L-1.s-1 [B] la concentration molaire de B en mol.L-1 t le temps en s2 - Reconnaître une loi d'ordre 1
Une réaction suivant une loi de vitesse d'ordre 1 doit vériifier l'équation différentielle ci-dessus. Il y a donc plusieurs
méthodes qui permettent de vériifier ci c'est bien le cas : MéthodesExemple dans le cas de la consommation d'un réactif R Tracer la vitesse de réaction en fonction de la concentration molaire. On obtient une droite de coefificient directeur k (ou -k) Tracer le logarithme de la concentration en fonction du temps. On obtient une droite de coefificient directeur -k et d'ordonnée à l'origine ln [R]0 Vériifier que le temps de demi-réaction est indépendant de la concentration.