Exercice I : Suivi cinétique par spectrophotométrie

On étudie la cinétique de la réaction de décomposition de l’eau oxygénée H2O2  par les

ions iodure I  en milieu acide.

L’équation-bilan de la réaction s’écrit :

 H2O2   + 2 I   + 2 H + 2 H2O + I2   

On suit l’évolution du système par spectrophotométrie.

 L’absorbance A est liée à la concentration en diiode [I2]  par une relation que l’on

établira.

I- Étude préliminaire

On mesure l’absorbance A pour des solutions de diiode [I2] de concentrations

connues.

On obtient les mesures suivantes :

[I2]mol/L

0,0000

0,0001

0,0005

0,001

0,002

0,004

0,006

0,008

A

0,0000

0,037

0,102

0,203

0,304

0,741

1,073

1,550

 

1)- Représenter graphiquement A = f ([I2]).

Échelles : 1 cm 5 x 10 – 4  mol / L  et  1 cm 0,1 unité d’absorbance.

2)- Pour mesurer l’absorbance d’une espèce chimique dans une solution, il faut

que cette espèce chimique possède une « propriété » particulière.

Laquelle et pourquoi ?

3)- Après avoir rappelé la loi de Beer-Lambert peut-on dire que dans le cas de

notre étude cette loi est vérifiée ? Justifier votre réponse.

4)- Déterminer la valeur ainsi que la dimension du coefficient de proportionnalité

k entre A et [I2] tel que A = k x [I2].

 

II- Conditions expérimentales.

On place dans la cuve de mesure du spectrophotomètre un volume V0 = 1,0 mL

de solution d’eau oxygénée de concentration initiale C0  = 0,080 mol/L.

A l'instant t = 0, on ajoute un volume V1 = 1,0 mL de solution acidifiée d'iodure

de potassium (K + + I ) de concentration C1 = 0,060 mol / L

1)- Après avoir indiqué les couples redox qui interviennent dans la réaction

étudiée, écrire les demi-équations électroniques correspondantes.

2)- Pourquoi a-t-on acidifié la solution d’iodure de potassium ?

3)- Quel est le réactif limitant de cette réaction ? Justifier votre réponse.

4)- Déterminer les concentrations initiales (à t = 0)  en ion iodure I et en eau

oxygénée H2O2 .

5)- Calculer la valeur de la concentration en diiode en fin de réaction.

III- Étude cinétique

On lance la mesure de l’absorbance en fonction du temps en effectuant une

mesure toutes les secondes.

On obtient l’enregistrement donné en annexe (figure 1) :

1)- Définir la vitesse volumique de réaction.

2)- Déterminer l’expression de la vitesse volumique de réaction en fonction

de  puis de .

3)- Déterminer la valeur de la vitesse volumique de réaction à t = 50 s.

Si nécessaire, on prendra k = 190 SI.

4)- Comment évolue la vitesse volumique de réaction ? Donner une interprétation

microscopique à ce phénomène.

5)- Après l’avoir défini, déterminer le temps de demi-réaction.

6)- Cette réaction s’est déroulée à une température θ.

Donner l’allure de la courbe A = f (t) sur le graphe fourni si elle s’était déroulée à

une température θ’ inférieure à θ.

ANNEXE A RENDRE AVEC LA COPIE :

 Suivi cinétique par spectrophotométrie