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étude cinétique d'une oxydoréduction

Posté par
mikel83 20-02-19 à 12:31

Bonjour!
A 298 K, on mélange 100 mL d'une solution aqueuse d'ions cobalt(III) Co3+, de concentration initiale 1.10-3 mol.L-1 et 100 mL d'une solution aque
use d'ions Fer(II) Fe2+, de concentration initiale 1.10-3 mol.L-1 .
On étudie dans la suite la réaction d'oxydoréduction suivante :
Fe2+ + Co3+ ⎯⎯→ Fe3+ + Co2+
Expérimentalement, on détermine la concentration molaire des ions Fe2+ à différentes dates. tableau en PJ.
On demande d'exprimer la vitesse de la réaction si les ordres partiels sont un par rapport à chaque réactif.

Je ne sais pas comment exprimer la vitesse de réaction quand elle comprend 2 réactifs et deux produit ??? et on ne précise pas l'ordre partiel par rapport aux produit ?

$étude cinétique d\'une oxydoréduction$

Posté par re : étude cinétique d'une oxydoréduction 20-02-19 à 14:10

Bonjour
Si la réaction était réversible (possible dans les deux sens) son équation aurait été écrite avec une double flèche ou un signe « = ». La vitesse d'évolution de la réaction dans le sens direct aurait été la différence entre la vitesse dans le sens direct et la vitesse dans le sens inverse :

$Fe^{2+}+Co^{3+}\rightleftarrows_{k_{2}}^{k_{1}}Fe^{3+}+Co^{2+}$

$v=\frac{d\left[Fe^{3+}\right]}{dt}=\frac{d\left[Co^{2+}\right]}{dt}=-\frac{d\left[Fe^{2+}\right]}{dt}=-\frac{d\left[Co^{3+}\right]}{dt}$

en notant a,b,c,d les quatre ordres partiels :

$v=k_{1}\cdot\left[Fe^{2+}\right]^{a}\cdot\left[Co^{3+}\right]^{b}-k_{2}\cdot\left[Fe^{3+}\right]^{c}\cdot\left[Co^{2+}\right]^{d}$

Mais la situation est ici beaucoup plus simple : la réaction n'est pas réversible, les produits, une fois formés, n'influence pas la cinétique de la réaction. Encore plus simple : les ordres partiels sont égaux à l'unité. Encore plus simple : les concentrations initiales en ions fer(II) et en ions cobalt(III) sont égales entre elles (Co=5.10^-4mol/L). Les concentrations de ces deux ions sont donc égales à chaque instant à une valeur C fournie par le tableau de mesures. Remplis un tableau d'avancement si nécessaire pour t'en convaincre. On obtient ainsi très simplement :

$v=-\frac{dC}{dt}=k\cdot C^{2}$

Je te laisse résoudre cette équation différentielle. Indication : tu vas être amené à étudier les variations en fonction de t de $\left(\frac{1}{C}\right)$ ...