Bac Blanc

Avril 2002

Exercice de chimie :

1

   

    

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Mode d'emploi

 

Vieillissement d'une eau de Javel
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 Baccalauréat Blanc

I- Vieillissement d’une eau de javel.

On se propose d’étudier la décomposition d’une eau de javel. L’eau de Javel se décompose lentement selon la réaction d’oxydoréduction suivante :

 

ClO

 Cl

½ O2

Réaction (1)

 

On utilise de l’eau de Javel achetée en berlingot. Les indications du fabricant sont les suivantes :

Volume : 250 mL ;

Degré chlorométrique : 48 ° ;

Composition : solution aqueuse d’hypochlorite de sodium ( Na+ + ClO-) et de chlorure de sodium ;

Date de fabrication : juin 2001 ;

À diluer dans les trois mois qui suivent la fabrication.

On dilue la solution commerciale afin d’obtenir une solution S1 cinq fois moins concentrée.

1)- Étude de la cinétique de la réaction catalysée par les ions cobalt Co2+.

Pour étudier la cinétique de la réaction (1) catalysée par les ions cobalt Co2+, on utilise un volume V1 = 100 mL de solution S1.

On déclenche le chronomètre à l’instant où l’on met le catalyseur dans la solution.

Pour suivre l’évolution de la réaction, on mesure à température et pression constantes le volume de dioxygène dégagé au cours du temps. On néglige la quantité de dioxygène dissoute dans l’eau  par rapport à la quantité de dioxygène produite.

Dans le tableau suivant, le volume de dioxygène dégagé VO2  est déterminé dans des conditions de température et de pression telles que le volume molaire est :

Vmol = 22,4 L / mol :

 

t(s)

0

30

60

90

120

150

180

210

240

VO2

mL

0

42

74

106

138

163

189

212

231

[ClO ]

(mol / L)

 

0,22

0,19

0,16

0,14

0,11

0,090

0,070

0,056

t(s)

270

300

330

360

390

420

450

 

VO2 

mL

246

255

269

278

286

291

295

295

 

[ClO ]

(mol / L)

0,043

0,035

0,023

 

8,0 x 10-3

3,5 x 10-3

0

0

 

 

 

b)-  Établir l’expression littérale de la concentration en ions hypochlorite notée [ClO ] dans la solution S1 à chaque date en fonction de [ClO ]0, VO2 (t), V1 et Vmol.

Calculer [ClO ] à t = 360 s.

c)-  Représenter la courbe : [ClO ] = f (t) sur une feuille de papier millimétré :

-    échelles 1 cm ↔ 30s et 1 cm ↔ 2,0 x 10-2  mol / L.

 

d)-  Donner la définition de la vitesse instantanée de disparition de l’ion hypochlorite. Calculer la vitesse instantanée de disparition de l’ion hypochlorite à la date t = 240 s.

Sur le graphe précédent, donner l’allure approximative de la courbe  représentant l’évolution de[ClO ] = f (t)  en l’absence d’ions cobalt Co2+.

2)- Vieillissement de l’eau de Javel.

-    Le degré chlorométrique français correspond au volume en litre de dichlore gazeux dans les conditions de température et de pression telles que Vmol = 22,4 L / mol utilisé lors de la préparation d’un litre d’eau de Javel.
-    L’équation bilan de la réaction chimique de préparation de l’eau de Javel est :

Cl2

+ 2 Na+

+ 2 HO

2 Na+

+ Cl

+ ClO

+ H2O

Réaction (2)

-    déterminer la concentration des ions hypochlorite dans le berlingot : à la date de fabrication et à la date de l’expérience. Conclure.