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Réaction du Peroxyde d'Hydrogène en Présence de Fe[sup]3+[/sup]
Bonjour, j'ai un DM à faire por la rentrée, mais je ne comprends pas trop, pouvez-vous m'aider.
Je vais vous donnez le sujet et pouvez-vous m'aider à comprendre s'il vous plaît.
SUJET
L'eau oxygénée est une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène H2O2. Le peroxyde d'hydrogène est l'oxydant du couple H2O2(aq)/H2O(l) et le réducteur du couple O2(g)/H2O2(aq).
Il peut se décomposer suivant la réaction: 2 H2O2(aq) --> O2(g)+H2O(l).
C'est une réaction de dismutation qui est lente à température ambiante mais qui peut-être catalysée par l'ion ferrique Fe3+.
Le peroxyde d'hydrogène, se comportant comme un réducteur, peut-être oxydé par l'ion permanganate MnO4- suivant l'équation de réaction:
2 MnO4-(aq) + 5 H2O2(aq) + 6 H+(aq) --> 2 Mn2+(aq) + 5 O2(g) + 8 H2O(l).
Cette réaction est rapide aux températures ordinaires.
I/ Etude expérimentale
Dans un erlenmeyer de 250 mL, on verse 5,0 mL d'une solution acidifié de chlorure ferrique puis 85 mL d'eau distillée. A l'instant t = 0s, on ajoute 10,0 mL d'eau oxygénée du commerce.
Toutes les 5 minutes, on prélève 10,0 mL du mélange précédent auquel on ajoute 40 mL d'eau glacée et 10,0 mL d'acide sulfurique de concentration 1,00 mol.L-1.
On dose chacune des prises d'essai par une solution de permanganate de potassium de concentration 2,00.10-2 mol.L-1.
Le volume de solution de permanganate de potassium nécessaire pour obtenir une coloration violette persistante dans chaque essai sera noté V(MnO4-). Voir le tableau ci-dessous. Les prélèvements effectués ne modifient pas la cinétique de la réaction étudiée.
t en min 0 5 10 15 20 25 35 40 50 60
V(MnO4-) 17.9 14.8 12.6 10.8 9.2 7.8 6.2 5.4 4.5 3.6
[H2O2] en mol.L-1
II/ Questions
1- Pourquoi a-t-on ajouté de l'eau glacée à chaque prélèvement avant dosage par la solution de permanganate de potassium? Donner une interprétation microscopique du phénomène.
2- a- Faire un tableau d'avancement pour la réaction de dosage.
b- Justifier que la concentration en peroxyde d'hydrogène [H2O2] dans le milieu réactionnel en fonction de la concentration de permanganate de potassium [MnO4-], du volume V(MnO4-) versé et du volume de peroxyde d'hydrogène prélevé V(H2O2) s'écrit: [H2O2] = {5.[MnO4-].V(MnO4-)} / {2.V(H2O2)}.
c- Calculer cette concentration aux différents instants indiqués dans le tableau des résultats expérimentaux. Compléter la dernière ligne du tableau.
3- Tracer la courbe représentant l'évolution de la concentration du peroxyde d'hydrogène [H2O2] en fonction du temps.
On prendra 1 cm 
5 min et 1 cm 10 mmol.L-1.
4- a- Faire un tableau d'avancement pour la réaction de dismutation.
b- Définir la vitesse volumique de réaction à un date t.
c- Exprimer cette vitesse pour la réaction de dismutation en fonction de [H2O2]. Comment peut-on la déterminer graphiquement?
d- Déterminer graphiquement la vitesse initiale de cette réaction. On détaillera les calculs.
5- a- Définir le temps de demi-réaction t1/2.
b- Exprimer le temps de demi-réaction en fonction de [H2O2].
c- Le déterminer graphiquement.
Ce que j'ai fait pour l'instant:
1- L'ajout d'eau glacé réalise un blocage cinétique en abaissant la concentration et en abaissant la température de H2O2.
Puis après, j'ai pas compris ce que je dois faire pour cette question "Donner une interprétation microscopique du phénomène" ^^'
2- a- Equation de la réaction: 2 MnO4-(aq) + 5 H2O2(aq) + 6 H+(aq) --> 2 Mn2+(aq) + 5 O2(g) + 8 H2O(l)
Je calcule les quantités de matière de MnO4-(aq), H2O2(aq) et H+(aq) pour pouvoir dresser le tableau d'avancement? Mais le truc, c'est que comment on peut savoir celui de H2O2(aq) et de H+(aq)? Je ne sais vraiment pas comment on pourrait faire... T_T
Bon après, j'ai pas très compris... =/
Aidez-moi, s'il vous plaît!
"Donner une interprétation microscopique du phénomène"
je crois qu'il faut que tu parles de l'agitation moléculaire.
L'agitation moléculaire? C'est à dire que s'il y a une forte augmentation de la pression, soit de l'agitation moléculaire, il y a une augmentation de température. Or là, on essaye de diminuer la température avec de l'eau glacée donc ce qui veut dire qu'on essaye d'arrêter la réaction de H2O2?
C'est juste?
oui voila dire que la température est un facteur cinétique et que plus elle est élevée plus les chocs entre les molécules seront fréquents = réaction rapide et que si on diminue la température avec de l'eau glacée (une trempe je crois...) cela freine la cinétique de réaction car moins en moins de chocs entre les molécules=réaction lente...
niveau microscopique on veut savoir ce qui ce passe au niveau de molécules.
enfin je pense que c'est ça
Ok. Merci. ^^
Donc la question 1- j'ai compris. Mais maintenant pouvez-vous m'aider pour la question 2- car je ne sais vraiment pas comment on pourrait le dresser, le tableau d'avancement =/
Normalement le tableau d'avancement est représenté comme ceci:
♦ Equation de la réaction 2 MnO4-(aq) + 5 H2O2(aq) + 6 H+(aq) --> 2 Mn2+(aq) + 5 O2(g) + 8 H2O(l)
♦ Etat du système ♦ Avancement (mol) ♦ Quantité de matière (mol)
Initial x = 0 ? ? ? 0 0 0
Intermédiaire x 2 x 5 x 6 x 2 x 5 x 8 x
Final xmax 2 xmax 5 xmax 6 xmax 2 xmax 5 xmax 8 xmax
Comment je calcule xmax? Il faut le calculer ou pas? Ou juste faire le tableau? Est-ce que le tableau est juste? Merci de m'aider.
Je ne comprends pas ce que tu veux dire. L'équation est bien équilibrée, non? ^^"
Enfin... Quoique, là, j'ai fait:
( MnO4- + 8 H+ + 5 e- 
Mn2+ + 4 H2O ) x 2
( H2O2 O2 + 2 H+ + 2 e- ) x 5
___________________________________________________
2 MnO4- + 6 H+ + 5 H2O2 2 Mn2+ + 10 H2O + 5 O2
=/
Mais l'équation de l'énoncé est fausse? Ou c'est moi? =S
Nan je parlais dans ton tableau je pense que les quantité de matière de H2O et H+ sont en excès enfin je crois... Parce que moi je le fais toujours comme ça. Cela dis j'ai peut-être faux.
Qui dit dosage dit équivalence. donc A l'équivalence les quantités de matières[...] donc on peut écrire
n(H2O2)/5 = n(MnO4-)/2
{[H2O2]*V(H2O)}/5 = {[MnO4-]*V(MnO4-)}/2
etc pour arriver à l'égalité à démontrer.
à toi de jouer...
celle de l'énoncé est bonne mais la tienne est fausse.
Regardes bien tu as tout bien fait mais il y a une faute d'inattention...
et regarde tu l'as dans ton énoncé
PS: pour les demies équations il faut utiliser les signes "=" au lieu des flèches.
Ah oui, j'ai vu la faute, 2x4=8, donc on a 8 H2O ^^"
Et puis, pour la question 2-b- ça fait donc:
n(H2O2)/5 = n(MnO4-)/2
{[H2O2]*V(H2O)}/5 = {[MnO4-]*V(MnO4-)}/2
[H2O2] = {5.[MnO4-].V(MnO4-)} / {2.V(H2O2)}.
Enfin, pour la question 2-c- on utilise donc:
[H2O2] = {5.2,00.10-2.V(MnO4-} / {2.40.10-3},
donc, la dernière ligne, ça fait:
[H2O2] en mol.L-1
3,6.10-2 3,0.10-2 2,5.10-2 2,2.10-2 1,8.10-2 1,6.10-2 1,2.10-2 1,1.10-2 1,0.10-2 0,7.10-2
C'est juste?
Et puis, pour le tableau d'avancement, il est juste aussi? A part que j'ai oublié de mettre des "-" entre le chiffre et "x".
Par contre, on ne peut donc pas calculer les xmax? C'est ça ou on peut?
Hum... Donc pour la question 4-a-, on fait pareil avec 2 H2O2(aq) --> O2(g)+H2O(l)?
Puis pour le reste des questions, pas très compris, je sais pas comment on fait. =/
Quelqu'un peut m'aider?
Vérifier si j'ai juste et m'aider pour la suite?
T__T
(Mercii, en fait pour kesar de m'avoir aider jusqu'ici ^^)
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