TP Chimie N° 01

 Suivi temporel

d'une transformation

par une méthode chimique.

Enoncé.

 

   

 

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Programme 2012 :

Programme 2012 : Physique et Chimie

Correction

 

Matériel :

 

Béchers (16), erlenmeyers, pipette et propipette,

burette graduée (25 mL), pince de Mohr,

Pour le prof : erlenmeyer de 250 mL, agitateur magnétique,

2 fioles jaugées de 100 mL.

Solutions :

Glace, iodure de potassium (0,2 mol / L) K I ,

solution d’eau oxygénée (5,6 x 10 –2 mol / L).

Thiosulfate de sodium (4,0 x 102 mol / L) Na2S2O3,

empois d’amidon et acide sulfurique concentré (3 mol / L)

 

I - Étude expérimentale.

II - Exploitation des mesures.

 

I- Étude expérimentale.

1)- Introduction.

On étudie la réaction entre les ions iodure et l’eau oxygénée en milieu acide qui est lente à la température ambiante.

Le diiode apparu est dosé par une solution de thiosulfate de sodium en présence d’un indicateur : l’empois d’amidon.

2)- Expérience 1 : Réaction (1) : Réaction entre les ions iodure et l’eau oxygénée en milieu acide.

-   A l’instant t = 0, 0 s, on verse

-   un volume V3 = 100 mL d’une solution d’iodure de potassium de concentration C3 = 0,20 mol / L et

-   un volume V1 = 100 mL d’une solution d’eau oxygénée de concentration C1 = 5,6 x 10 –2 mol / L

-   dans un erlenmeyer de 250 mL.

-     Ne pas oublier l’acide sulfurique (1 à 2 mL)

3)- Expérience 2 : Réaction (2) : dosage du diiode formé au temps t. Réaction entre les ions thiosulfate et le diiode formé.

-   Dans une burette graduée de 25 mL,

-   on introduit une solution titrée de thiosulfate de sodium de concentration C2 = 4,0 x 10 – 2 mol / L

-   et on règle le zéro de la graduation.

-   On prépare un bécher contenant 50 mL d’eau glacée environ et quelques gouttes d’empois d’amidon.

-   Grâce à une burette graduée ou à une pipette jaugée, on prélève un volume V0 = 10 mL du mélange réactionnel.

-   On verse le contenu de la pipette dans un erlenmeyer de 250 mL.

-   Au temps ti =…,  on verse le contenu du bécher dans l’erlenmeyer pour arrêter la réaction.

-   On dose ensuite le diiode formé à la date ti.

-   Pour ce faire, on verse progressivement la solution de thiosulfate de sodium (contenue dans la burette graduée) dans l’erlenmeyer.

-   Une coloration bleu noir doit apparaître.

-   On ajoute goutte à goutte le thiosulfate de sodium jusqu’à décoloration de la solution.

-   On note le volume de solution de thiosulfate de sodium versé : V2 =

-   On recommence l’expérience au temps ti = 2 min, 4 min…………

4)- Tableau de mesures. Reproduire le tableau ci-dessous.

Groupe

Becher

Temps t

min

V2 mL

[ I2 ] t

  mol / L

[H2O2 ] t

  mol / L

x (t)  mol

X

X

0

0,00

 

 

 

1

1

1

2,40

 

 

 

2

2

2

4,40

 

 

 

3

3

4

7,40

 

 

 

4

4

6

8,90

 

 

 

5

5

8

9,70

 

 

 

6

6

10

10,30

 

 

 

7

7

12

10,90

 

 

 

8

8

14

11,20

 

 

 

1

9

16

11,40

 

 

 

2

10

18

11,60

 

 

 

3

11

20

11,80

 

 

 

4

12

24

11,90

 

 

 

5

13

28

11,90

 

 

 

6

14

32

12,00

 

 

 

7

15

36

12,10

 

 

 

8

16

40

12,20

 

 

 

 

II- Exploitation des mesures. (Feuille pour les élèves).

1)- Étude de la réaction entre l’eau oxygénée et les ions iodure.

a)- Équation de la réaction.

-   On donne les couples qui interviennent au cours de la réaction : H2O2 (aq) / H2O (ℓ) et I2 (aq) / I (aq).

-   Écrire les demi-équations électroniques des différents couples.

-   Écrire l’équation de la réaction ayant lieu entre les ions iodure et l’eau oxygénée en milieu acide.

-   Quels sont les qualificatifs que l’on peut associer à cette réaction chimique ?

b)- Étude quantitative.

-   Calculer les quantités de matière d’eau oxygénée et d’ion iodure mis en présence à l’instant initial ( t = 0 s).

-   Dresser un tableau descriptif d’avancement de la réaction.

-   Quel est le réactif limitant ? Quel est le réactif en excès ?

2)- Étude de la réaction de dosage : réaction entre les ions thiosulfate et le diiode formé au temps t.

a)- Équation de la réaction de dosage.

-   Quelles sont les caractéristiques d’une réaction de dosage ?

-   On donne les couples qui interviennent : S4O6 2 (aq) / S2O3 2 (aq) et I2 (aq) / I (aq)

 

-   Écrire les demi-équations électroniques des différents couples.

-   Écrire l’équation de la réaction ayant lieu entre les ions thiosulfate et le diiode.

b)- Étude quantitative.

-   Dresser un tableau descriptif d’avancement de la réaction.

-   En déduire la relation liant à l’équivalence  nt (I2) (quantité de matière de diiode présente au temps t et n versé (S2O3 2) (quantité de matière d’ions thiosulfate versé).

3)- Exploitation des mesures.

a)- Cas de la réaction (2) : réaction de dosage.

-   Exprimer nt (I2) en fonction de C2 et V2.

-   Déterminer l’expression de la concentration de diiode [ I2 ] t  à l’instant t en fonction de C2V2 et  V0.

b)- Cas de la réaction (1) :

-   Réaction entre les ions iodure et l’eau oxygénée en milieu acide.

-   Exprimer la concentration de diiode [ I2 ]'t  dans le mélange réactionnel.

-   Exprimer la quantité de matière de diiode n't (I 2) présente à la date t dans le mélange réactionnel

-   En déduire l’avancement x (t) de la réaction (1) à l’instant t en fonction de C2, V2 , V0, V1 et V3

-   Déterminer [ H2O2 ] t = g (C1, C2 , V0, V1, V2, V3).

-   Compléter le tableau de valeurs.

-   Tracer sur papier millimétré le graphe : [ I2 ]'t = f (t) et x (t) = g (t).

-   Tracer sur papier millimétré le graphe : [ H2O2 ] t = h (t).

-   Calculer l’avancement maximal de la réaction (1).

-   Calculer le temps de demi-réaction noté t 1/2.

-   (C’est la durée au bout de laquelle l’avancement de la réaction est égal à la moitié de sa valeur finale).

 

 

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