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Cinétique chimique 2
Bonjour
J'aurais besoin d'aide pour cet exercice.
L'énoncé :
H2O2 se décompose spontanément mais lentement en dioxygene et en eau .Cette décomposition est accélérée par certains facteurs comme l'exposition à la lumière ,la présence d'ions fer (II), d'ions fer (III) ,de platine .On se propose d'étudier la cinétique de la réaction de décomposition du peroxyde d'hydrogène en présence d'ions fer (III).
1. Préciser le rôle des ions fer (III) .
2. Afin de suivre l'évolution de cette réaction ,on effectue des prélèvements du mélange réactionnel ,de volume V0= 10,00mL à intervalles de temps réguliers et on dose immédiatement le peroxyde d'hydrogène restant de chaque prélèvement à l'aide d'une solution de permanganate de potassium préparée de concentration C = 1,5.10-2 mol/L
On opère en milieu acide .Les ions MnO4- sont alors réduits en ions Mn2+ par l'eau oxygénée.
L'équation-bilan de la réaction est :
2MnO4-+5H2O2+6H3O+--> 2Mn2++5O2+14H2O
Retrouver cette équation-bilan en écrivant les demi-équations redox sachant que les couples mis en jeu sont :
Mn4-/Mn2+ et O2/ H2O2
3. Pour chaque prélèvement ,on relève la date t et on note le volume V de la solution de la solution de permanganate de potassium qu'il faut pour atteindre l'équivalence d'oxydoréduction .On obtient le tableau suivant :
| t(s) | 0 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| V(mL) | 12,12 | 9,92 | 8,12 | 6,65 | 5,44 | 4,46 | 3,65 | 2,99 | 2,45 | 2,00 |
| [H2O2](10-3mol/L) |
4. Montrer que la concentration [H2O2] restante de chaque prélèvement peut s'exprimer par la relation : [H2O2]= (5CV)/(2V0)
5. Compléter le tableau ci-dessus et tracer la courbe donnant [H2O2] restante en fonction du temps .Échelles : 1cm pour 50 s et 1cm pour 3.10-3 mol/L
6. Déterminer graphiquement les vitesses instantanées de disparition du peroxyde d'hydrogène aux dates t0=0s et t2= 750 s .Justifier l'évolution de la vitesse
7. Représenter sur le même système d'axes l'allure de la courbe [H2O2]= f(t) sans la présence des ions fer (III) ,les conditions initiales étant conservées.
Q1, on a :
2MnO4-+5H2O2+6H+-->5O2+2Mn2++8H2O
Mais cette équation ne donne pas la réponse ?
Q2, merci aussi de me guider
salut , voici quelques mots pour vous aider
1) les ions fer (III) jouent le role d'un catalyseur
2) les couples mis en jeu sont : MnO4- / Mn2+ et O2/ H2O2
MnO4- + 8H3O+ + 5e- ------> Mn2+ + 12H2O (reduction)
H2O2 + 2H2O --------> O2 + 2H3O+ + 2e- (oxydation)
On multiplie la 1er eq° par 2 et la 2eme eq° par 5 pour éliminer le nombre d'electrons on aura l'eq° bilan
4) d'apres l'eq° de la R° on a : n(H2O2) / 5 = n(MnO4-) / 2
n(H2O2) =( 5.n(MnO4-) ) / 2
[H2O2] .V0 = (5/2) CV alors : [H2O2] = 5CV / 2V0
5) c'est simple
6)tracer les tangentes aux courbes et extraire la valeur de vitesse
7) avec les ions fer (III) la R° s'effectue plus rapidement ( moindre temps) que le palier de la courbe sans ce catalyseur
Bonjour
La réaction de décomposition (dismutation en fait) de H2O2 a pour équation :
2H2O2
O2+2H2O
Tu sembles confondre avec la réaction de dosage à l'aide des ions permanganate.
Les ions fer(III) catalyse la réaction. En leur présence, on obtient une succession de deux réactions :
2Fe3++H2O22Fe2++O2+2H+
2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
Si tu fais le bilan de ces deux réactions successives, tu obtiens le bilan de la réaction de dissociation : les ions fer(III) disparaissent lors de la première étape pour être reformés dans la seconde : leur quantité de varie pas mais leur présence remplace une réaction lente (la décomposition sans ions fer) par une succession de deux réactions rapides. Les ions fer jouent bien le rôle de catalyseur !
Pour Q2, il faut écrire les deux demies réactions : celle de réduction des ions permanganate en Mn2+, celle d'oxydation du perxoxyde d'hydrogène en O2 puis écrire que la première demie réaction absorbe autant d'électrons que n'en fournit la seconde...
OK
Q2/
D'où vient ce 8H3O+ ?
Or la demi-équation du couple se met sous la forme :
MnO4- +8H+5 e- => <= Mn2+ +4 H2O
Oui
Pour écrire que la première demie réaction absorbe autant d'électrons que la seconde n'en fournit pas :
2MnO4- +5H2O2+ 6H+ =>5O2 +2Mn2+ +8H2O ?
Oui
Avant la simplification quelle est l'équation détaillée ?
Parce que je me demande d'où vient ce 6H3O+
Merci
OK on a évalué l'Exo jusqu'à Q6
J'ai trouvé :
V(t0)= 74,5 .10-8 mol/s
V(t2)= 22,9.10-8mol/s
Puis on a demandé de justifier l'évolution de la vitesse.
Pour cela :
Plus la concentration est grande plus la vitesse est importante .C'est justifié ainsi ?
7.
Oui la réaction devient lente à l'absence de fer (III)
Mais comment peut on obtenir la courbe avec des autres valeurs? Je ne le comprends pas bien
Merci d'avance
Bonne nuit
Bonjour
OK pour 6
Pour 7,la courbe en absence de catalyseur est très en dessous de celle avec catalyseur. L'asymptote est la même mais la courbe devient quasiment confondue avec cette asymptote à une date beaucoup plus grande
Merci vanoise d'avoir répondu
Donc Q7
Avec cette asymptote , [H2O2] = 6.10-3 mol/L
Ainsi [H2O2]= 5CV/2V0. ==>
V= 1,6 .103 L
Je suis en route pour déterminer le temps final . Est-il bon ,ce raisonnement ?
Merci
Si j'ai bien compris q7, on ne demande pas un tracé précis mais seulement l'allure de la courbe. Mes indications précédentes sont ainsi suffisantes.
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