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Cinétique de la reduction du peroxyde d'hydrogène

Posté par
angedesiles
23-11-08 à 19:15

Bonjour à tous!
Alors j'ai un exercice que j'ai du mal à résoudre. Pouvez m'aider. Je mets l'énoncé:

1- Principe et protocole expérimental

L'équation de la réduction de H2O2 par les ions iodure I- est:

        H2O2 + 2I- + 2H+   2H2O + I2 (1)

Pour étudier la cinétique de la réaction (1), on mesure la durée nécessaire pour produire une certaine quantité de diiode. Pour déterminer cette durée on utilise la réaction oxydo-réduction très rapide entre le diiode et les ions thiosulfates d'équation:

          I2 + 2S2O3 2- 2I-  + S406 2- (2)

Les réactions (1) et (2) ont lieu simultanément dans le milieu réactionnel. La seconde est instantanée alors que ma première est beaucoup plus lente.
A t = 0s , on mélange:
10 ml d'eau oxygénée de concentration c= 0.040 mol/L.
Un excès de solution d'iodure de potassium K+ + 2I-     acidifiée;
1 ml d'une solution de thiosulfate de sodium de concentration c'= 0.10 mol/L
Quelques gouttes d'emploi d'amidon

Remarque: L'emplois d'amidon colore en bleu une solution contenant du diiode.

Comme le diiode formé par la réaction (1) est consommé instantanément par la réaction (2), la solution reste incolore jusqu'à la date t1= 48 s, date à laquelle elle se colore en bleu.

Alors voici  les questions et mes pistes de réflexions:

1) Calculer à la date t, la quantité de diiode produite par la réaction (1).

Soit x l'avancement de la réaction. n(I2)= x. Cependant je ne vois pas par quel moyen on peut déterminer x.

A la date t, on rajoute un deuxième millilitre de solution de thiosulfate de sodium qui fait disparaître la coloration bleue. Celle-ci réapparaît à la date t2= 103 s. On rajoute un troisième millilitre de solution de thiosulfate de sodium et la coloration disparaît pour
réapparaître à la date t3 où l'on rajoute un autre millilitre de solution de thiosulfate, et ainsi de suite.

2) Pourquoi la coloration bleue disparaît-elle chaque fois que l'on rajoute 1 mL supplémentaire de solution de thiosulfate de sodium?
          
Quand on rajoute du thiosulfate il réagit directement avec le diiode pour donner des ions iodure de coloration incolore. Le diiode n'est plus en excès. Donc la coloration disparaît.

3) Montrer, qu'entre deux ajouts de cette solution, la quantité de matière de peroxyde d'hydrogène H2O2 disparue est la même. Donner sa valeur.

Je ne vois pas du tout comment démontrer ça...
La réaction est lente mais je ne sais pas si c'est un argument le démontrer...

2- Étude de la cinétique de la réaction (1)

Par application du protocole précédent on a obtenu la concentration en peroxyde d'hydrogène restant en fonction du temps. Les résultats sont les suivants:

t(s)
0
48
103
170
254
366
536
900


[H2O2] mmol/L
3.2
2.8
2.4
2
1.6
1.2
0.8
0.4

4) Quel est le volume total de la solution?

Euh... je ne vois pas comment trouver le volume total car on ne connait pas le volume de toutes les espèces mises en solution comme par exemple la solution d'iodure de potassium...

5) Déterminer l'avancement x de la réaction (1) pour chacune des dates indiquées dans le tableau et tracer la courbe x= f(t).
Échelle: axe des abscisses 1 cm 50 s; axe des ordonnés 5 cm 1 mmol.

Pour cette faire cette question il me faut répondre à la précédente et je n'y arrive pas.

6) Déterminer la vitesse de réaction (1)
Déterminer graphiquement cette vitesse aux date t = 0s et t = 366 s

7) Quel facteur cinétique est mit en évidence par l'évolution de cette vitesse?

Cette question découle aussi des précédentes....

Donc voilà. Pouvez vous me venir en aide svp. Me dire si mes réponses sont justes et m'aider pour les réponses que je n'ai pas. Merci.

Posté par
122155
re : Cinétique de la reduction du peroxyde d'hydrogène 23-11-08 à 20:38

salut:
   H2O2 + 2I- + 2H+  = 2H2O + I2 (1)
cette réaction est lente => la production du diode se fait lentement .
lorsqu'on ajoute le tihosulfate il se produit la réaction suivante:
I2 + 2S2O3 2-  =2I-  + S406 2- (2)
cette dernière consomme le diode formé.
en versant 10 ml d'eau oxygénée de concentration c= 0.040 mol/L.
Un excès de solution d'iodure de potassium K+ + I-
on aura apporté au milieu réactionnel.
no(H2O2)=cv=0,04mol/L.10.10-3 L=0,4.10-3mol=0,4m.mol
H2O2 + 2I-  + 2H+  =   2H2O + I2 (1)

0,4    excès     0        0   à t=o  
0,4-x    ...           2x     x   àt

x = quantité de I2 formé à une date t.
àt1=48s
par dosage 1 ml d'une solution de thiosulfate de sodium de concentration c'= 0,10 mol/L suffira pour faire disparaitre tout le I2 formé.


2)S2O3 2- réagissent avec I2 formé ,c'est pour cette raison que la coloration bleue disparaît-elle chaque fois que l'on rajoute 1 mL supplémentaire de solution de thiosulfate de sodium.
3)entre deux ajouts de cette solution, la quantité de matière de peroxyde d'hydrogène H2O2 disparue est la même. determinons sa valeur.


I2 + 2S2O3 2- = 2I-  + S406 2- (2)
\frac{n(I_2)}{1}=\frac{n(S_2O_3^2^-)}{2}
=>n(I2)=\frac{c'v'}{2}=\frac{10^-^3L.0,1mol/L}{2}=0,05.10-3mol=0,05m.mol est le nombre de mol de I2 qui se forme en 48s=la quantité de matière de peroxyde d'hydrogène H2O2 disparue
voir tableau d'avacement précédant.

Posté par
angedesiles
re : Cinétique de la reduction du peroxyde d'hydrogène 23-11-08 à 21:04

Dsl mais je ne comprends pas la reponse 1). Cela ne repond pas à la question.

Posté par
122155
re : Cinétique de la reduction du peroxyde d'hydrogène 23-11-08 à 21:12

4)le est le volume total de la solution?.
or:
A t = 0s , on mélange:
10 ml d'eau oxygénée de concentration c= 0.040 mol/L.
Un excès de solution d'iodure de potassium K+ + 2I-     acidifiée;
1 ml d'une solution de thiosulfate de sodium de concentration c'= 0.10 mol/L
Quelques gouttes d'emploi d'amidon

=> V=11mL

t(s)            0   48   103  170   254   366   536   900

[H2O2] mmol/L  3,2  2,8  2,4   2     1,6  1,2  0,8   0,4
or:
H2O2 + 2I-  + 2H+  =   2H2O + I2 (1)

no    excès     0        0   à t=o  
no-x    ...           2x     x   àt

n(H2O2)restant= no-x

Posté par
angedesiles
re : Cinétique de la reduction du peroxyde d'hydrogène 23-11-08 à 21:22

Pour les autres questions. je penses que je peux y arriver. Les questions 5, 6 et 7.

Mais je ne comprend pas tes réponses 1 et 3.

Comment tu sais que

Citation :
0,05m.mol est le nombre de mol de I2 qui se forme en 48s=la quantité de matière de peroxyde d'hydrogène H2O2 disparue
?

Comment tu sais que c'est égale à la quantité H2O2 disparue?

Posté par
122155
re : Cinétique de la reduction du peroxyde d'hydrogène 24-11-08 à 15:24

regardes l'énnoncé  il y'a dedans :
<<
Remarque: L'emplois d'amidon colore en bleu une solution contenant du diiode.

Comme le diiode formé par la réaction (1) est consommé instantanément par la réaction (2), la solution reste incolore jusqu'à la date t1= 48 s, date à laquelle elle se colore en bleu.
>>
donc tout le diode qui s'est formé durant les 1ère 48s a été consommé par :
1 ml d'une solution de thiosulfate de sodium de concentration c'= 0.10 mol/L
après 48s le I2 reste ds la solution , c'est pour cette raison que 48s est la date à laquelle elle se colore en bleu.

Posté par
angedesiles
re : Cinétique de la reduction du peroxyde d'hydrogène 24-11-08 à 20:51

Ok et pourquoi V= 11 ml à la question 5?

On ne connait pas le volume de la solution d'iodure de potassium acidifiée?

On doit en tenir compte non?

Posté par
angedesiles
re : Cinétique de la reduction du peroxyde d'hydrogène 25-11-08 à 04:21

Peux tu également m'aider pour la question 7) stp!

Enfet si tu pouvez m'aider pour les autres questions. stp?

Posté par
122155
re : Cinétique de la reduction du peroxyde d'hydrogène 25-11-08 à 21:53

OK
pardon
or no(H2O2)=c.v=0,04mol/L.10.10-3 L=0,4.10-3mol=0,4m.mol
et d'après le tableau :
àt=0   [H2O2]=3,2m.mol/L
d'autre part :
[H_2O_2]=\frac{n_oH-2O_2}{V}
=>V=\frac{n_o}{[H_2O_2]}=\frac{0,4m.mol/L}{3,2m.mol}=0,125L=125mL

Posté par
122155
re : Cinétique de la reduction du peroxyde d'hydrogène 25-11-08 à 22:22

5)  l'avancement x de la réaction (1) pour chacune des dates indiquées dans le tableau .

H2O2 + 2I-  + 2H+  =   2H2O + I2 (1)

no    excès     0        0   à t=o  
no-x    ...           2x     x   àt

no=0,4m.mol
* à t=48s x=0,05m.mol  => [H2O2]=\frac{0,4-0,05}{0,125}=2,8mol/L

*à t=103s   x= 2.(0,05)=0,1m.mol  => [H2O2]=\frac{0,4-0,1}{0,125}=2,mol/L

*à t=170s   x= 3.(0,05)=0,15m.mol  => [H2O2]=\frac{0,4-0,15}{0,125}=2,mol/L

.....
d'ou le tableau:
t(s)              0   48   103  170   254   366   536   900

[H2O2] mmol/L   3,2  2,8   2,4   2    1,6  1,2  0,8   0,4

x m.mol       0  0,05  0,1   0,150  0,20   0,25  0,30  0,35

Posté par
122155
re : Cinétique de la reduction du peroxyde d'hydrogène 26-11-08 à 19:29

à t=103s   x= 2.(0,05)=0,1m.mol  => [H_2O_2]=\frac{0,4-0,1}{0,125}=2,4mol/L

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