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Niveau terminale
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Décomposition de l’eau oxygénée

Posté par
berartoria
02-01-22 à 19:16

Bonjour à tous,  je suis en terminale, et j'ai des difficultés sur l'exercice suivante :
On étudie l'évolution au cours du temps de la décomposition de l'eau oxygénée en dioxygène et en eau, catalysée par l'oxydoréductase héminique appelée « catalase », présente dans le foie des animaux.La concentration initiale en eau oxygénée est égale à 0,100 mol·L−1. La température est maintenue constante pendant toute la durée de la transformation. On mesure le volume O2V de dioxygène gazeux dégagé sous une pression de 1,0 bar. Pour un volume de solution Vs= 50,0 mL on obtient le tableau suivant

t en min.              00  05     10      15       20        30
VO2(en mL)      00  15,5  27,3  36,5  44,3    52,5


a. Le volume molaire gazeux, dans les conditions de l'expérience, vaut Vm= 24 L·mol−1. Calculer les quantités de matière O2n de dioxygène aux différents érentes dates.

b. Écrire l'équation de la réaction de décomposition de l'eau oxygénée H2O2 en dioxygène et dihydrogène.

c. Construire le tableau d'avancement de la réaction. En déduire la relation entre O2n et l'avancement x.

d. Calculer x aux différent  dates.
e. Montrer que : [H2O2](t) = [H2O2](0) −2()sx tV
f. Tracer la courbe [H2O2] = f(t) et en déduire le temps de demi-réaction noté t1/2.
g. Déterminer la vitesse volumique de disparition de H2O2aux dates t = 0 et t = 10 min. Comparer ces deux vitesses et interpréter le résultat.

1) j'utilise la formule
n=V02/Vm
0s = 0
5s = 0,00065 mol
10s = 0,00114 mol
15s = 0,00152 mol
20s = 0,00185 mol
30s = 0,00219 mol

2)
Donc je bloque a partir de la deuxième question je ne comprend pas.

je trouve soit : H2O2---> H2 + 02

Mais sa me paraît bizarre.
j'ai aussi penser a faire

2H2O2---> 02 + 2H20

Cependant ici je ne trouve pas de dihydrogène dans le produit.

je bloque a cette question, vous pouvez m'aider.
merci


Posté par
odbugt1
re : Décomposition de l’eau oxygénée 02-01-22 à 20:13

Bonjour,

La réponse à ta question est dans l'énoncé :
" On étudie l'évolution au cours du temps de la décomposition de l'eau oxygénée en dioxygène et en eau. "

Posté par
berartoria
re : Décomposition de l’eau oxygénée 02-01-22 à 20:18

Bonjour merci de votre réponse mais je ne comprends pas pourquoi dans la question il indique "Écrire l'équation de la réaction de décomposition de l'eau oxygénée H2O2 en dioxygène et dihydrogène." Effectivement si je met ça comme réponse:
2H2O2---> 02 + 2H20  
on retrouve pas le le dihydrogene.

Merci  

Posté par
odbugt1
re : Décomposition de l’eau oxygénée 02-01-22 à 20:54

C'est une erreur dans l'énoncé, lequel comporte par ailleurs d'autres " bizarreries "

Il faut lire :
Écrire l'équation de la réaction de décomposition de l'eau oxygénée H2O2 en dioxygène et en eau.

Posté par
berartoria
re : Décomposition de l’eau oxygénée 02-01-22 à 21:19

D'accord merci, c'est à dire que lorsque je complète mon tableau d'avancement j'aurais a l'équivalence :

2H2O2 = n(H202) - 2xMax
02 = x Max
2H20 = en excès.

Merci

Posté par
odbugt1
re : Décomposition de l’eau oxygénée 02-01-22 à 23:25

Désolé, mais j'ai du mal à te comprendre.

L'équivalence est un terme associé à un dosage. Or la décomposition étudiée ici n'est pas un dosage.

Dire qu'une formule chimique comme 2H2O ou comme O2 est égale à un avancement n'a aucun sens.

Si tu veux de l'aide, commence par proposer une réponse à la question c) en postant ton tableau d'avancement en entier.

Posté par
berartoria
re : Décomposition de l’eau oxygénée 03-01-22 à 00:30

Bonjour merci de votre réponse.

Je vous envoie mon tableau d'avancement, et oui désolé je me suis confondu être état final et a l'équivalence.

Merci

Décomposition de l’eau oxygénée

Posté par
berartoria
re : Décomposition de l’eau oxygénée 03-01-22 à 00:49

re bonsoir, je pense que j'ai fait une erreur, je cris que ce n'est pas avancement en mol, mais plutôt en , ainsi :
t = 0s
t
tf

dans les 3 colonnes.

merci

Posté par
berartoria
re : Décomposition de l’eau oxygénée 03-01-22 à 00:52

berartoriaberartoria

berartoria @ 03-01-2022 à 00:49

re bonsoir, je pense que j'ai fait une erreur, je cris que ce n'est pas avancement en mol, mais plutôt en , ainsi :
t = 0s
t
tf

dans les 3 colonnes.

merci
berartoria @ 03-01-2022 à 00:49

re bonsoir, je pense que j'ai fait une erreur, je cris que ce n'est pas avancement en mol, mais plutôt en , ainsi :
t = 0s
t
tf

dans les 3 colonnes.

merci
berartoria


je suis désolée, je me suis pas relu avant de poster la réponse, j'ai voulus dire  que j'ai fait une erreur, je crois que ce n'est pas avancement en mol, mais plutôt en seconde, ainsi :
t = 0s
t
tf

dans les 3 colonnes.

merci

Posté par
odbugt1
re : Décomposition de l’eau oxygénée 03-01-22 à 09:34

Ton tableau d'avancement tel que tu l'as posté dans ton message du 03-01-22 à 00:30 est parfaitement exact.
Le deuxième colonne de ce tableau désigne bien l'avancement ( en mol ) et rien d'autre.
Cependant on peut remarquer que la ligne qui est notée " état initial " avec un avancement nul (x=0) correspond l'état du système chimique à la date t=0
De même la ligne suivante pour laquelle l'avancement est égal à x concerne l'état du système à une date comprise entre t=0 et t=∞
Enfin la dernière ligne décrit l'état du système quand il n'évolue plus et qui est théoriquement atteint à la date t=∞

Tu peux donc maintenant, en te servant de ton tableau proposer une réponse à deuxième partie de la question :

                               " En déduire la relation entre O2n et l'avancement x"

après avoir corrigé son énoncé qui ne veut rien dire tel qu'il est.

Décomposition de l’eau oxygénée

Posté par
berartoria
re : Décomposition de l’eau oxygénée 03-01-22 à 11:12

Merci beaucoup, donc pour moi la relation est la suivante :
x=nO2.   Effectivement si on regarde dans le tableau la deuxième colonne, à  un instant t , la quantité de matière vaut x. Mais comme mous avons déjà calculé n02, je dirais que x=nO2.

Ainsi pour la question e, je dirais que :
D'après la deuxième colonne du tableau d'avancement:

[H2O2](t) = ( nH202 t= 0  -  2x ) / Vs

or   nH202 (t=0) = [H2O2](t=0) * Vs

ainsi [H2O2](t) = [H2O2](0) −( 2x/Vs)



f)
Maintenant je pense que doit utiliser la formule trouve la haut pour calculer [H2O2] en fonction du temps.

On sait que [H2O2](0) vaut 0,100 mol·L−1
Vs vaut 0,05L
et que x vaut nO2 en fonction du temps ( d'après-guerres la question d) .
Je ne suis pas sûr que mon raisonnement est bon.
Merci pour votre aide

Posté par
odbugt1
re : Décomposition de l’eau oxygénée 03-01-22 à 11:45

Question e)
Oui, ta démonstration est bonne.

Question f)
Puisque [H2O2]0 = 0,100 mol/L et VS = 0,050L
La relation que tu as trouvée devient :
[H2O2]t = 0,100 - 40,0 * x

Posté par
berartoria
re : Décomposition de l’eau oxygénée 03-01-22 à 12:19

D'accord merci.
je veux juste être sûr que x c'est bien n02 par rapport a un instant

par exemple x (t=10s) =  0,00114 mol

donc

[H2O2](t=10s) = 0,100 - ( 40,0 *  0,00114)
[H2O2](t=10s) = 0,0544 mol.L^-1


et  puis grâce a la courbe je sait que e temps de demi-réaction , et le temps u la moitié du produit est consommé, c'est à dire  :

t1/2 = [H2O2](t=0s) / 2
t1/2 = 0,1/2
t1/2 = 0,05 mol.L^-1


et ainsi je reporte cette valeur dans la cour que j'ai tracé et je trouve te temps de demi réaction.


puis pour la dernière question je pense trace la tangente au deux point, puis faire la méthode de la  tangente pour trouver la vitesse de disparition.

merci beaucoup

t1/2.
Merci

Posté par
odbugt1
re : Décomposition de l’eau oxygénée 03-01-22 à 14:28

Oui, x = n(O2)

A ton niveau l'emploi de l'écriture scientifique pour les nombres inférieurs à 0,01 est OBLIGATOIRE.
Tu dois donc écrire x(t=10s) = 1,14.10-3 mol et non 0,00114 mol

Ecrire comme tu le fais qu'une durée est égale à une concentration est une erreur impardonnable !
Il convient d'écrire que n(H2O2) à la date t1/2 = 0,05 mol/L ce qui n'est pas du tout la même chose.

Enfin pour les vitesses disparition je ne sais pas trop ce qu'est pour toi la "méthode de la tangente"

Posté par
odbugt1
re : Décomposition de l’eau oxygénée 03-01-22 à 14:38

Désolé !
A la suite d'un copier coller mal maitrisé j'ai moi aussi commis une erreur .... impardonnable.

Il convient donc de remplacer dans mon dernier envoi :
n(H2O2) à la date t1/2 = 0,05 mol/L
par
[H2O2] à la date t1/2 = 0,05 mol/L

Posté par
berartoria
re : Décomposition de l’eau oxygénée 03-01-22 à 16:35

Merci Beaucoup, pour votre aide.
par méthode de la tangente j'ai voulu :
comme on sait que la vitesse disparition d'un réactif est égale à la dérivée de la concentration de ce réactif par rapport au temps. et comme en math on a appris i que la dérive et la tangente en ce point, je devrai tracer la tangente au point 0 min et 10 min.

mais j'ai une question est ce que on exprimé la vitesse de disparition en mol.L^-1.min^-1

ou devrais-je les convertir en mol.L^-1.s^-1


Merci beaucoup  

Posté par
odbugt1
re : Décomposition de l’eau oxygénée 03-01-22 à 17:32

Ton graphique donne la concentration en eau oxygénée en mol/L et le temps en minutes.
Le calcul issu de ce graphique te donnera la vitesse de disparition en mol/L/min

Mais tu es libre de le convertir ensuite en mol/L/s

Posté par
berartoria
re : Décomposition de l’eau oxygénée 03-01-22 à 21:08

merci !



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