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TP 5: FACTEURS CINETIQUES ET CATALYSE. I- REACTIONS LENTES, REACTIONS RAPIDES MnO 4 - (aq) + 5 Fe 2+ (aq) + 8 H + (aq) Mn 2+ (aq) + 4 H 2 O (l) + 5 Fe.

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1 TP 5: FACTEURS CINETIQUES ET CATALYSE

2 I- REACTIONS LENTES, REACTIONS RAPIDES MnO 4 - (aq) + 5 Fe 2+ (aq) + 8 H + (aq) Mn 2+ (aq) + 4 H 2 O (l) + 5 Fe 3+ (aq) Qdm EI n(MnO 4 - ) i n(Fe 2+ ) i excès 0 solvant 0 qdm En cours n(MnO 4 - ) i – x n(Fe 2+ ) i – 5x x 5 x qdm EF n(MnO 4 - ) i – x max n(Fe 2+ ) i - 5x max x max 5 x max

3 n(MnO 4 - ) i = CV = 1, x = 2, mol n(MnO 4 - ) i = CV = 1, x = 2, mol n(Fe 2+ ) i = CV = 1, x = 2, mol n(Fe 2+ ) i = CV = 1, x = 2, mol Recherche du réactif limitant: Recherche du réactif limitant: Si MnO 4 - est limitant, alors: n(MnO 4 - ) i – 2x max = 0 donc x max = 1, mol Si Fe 2+ est limitant alors: n(Fe 2+ ) i - 5x max = 0 donc x max = 4, mol MnO 4 - est bien le réactif limitant et x max = 1, mol

4 I- REACTIONS LENTES, REACTIONS RAPIDES 2 MnO 4 - (aq) + 5 H 2 C 2 O 4(aq) + 6 H + (aq) 2 Mn 2+ (aq) + 8 H 2 O (l) + 10 CO 2(g) Qdm EI n(MnO 4 - ) i n(H 2 C 2 O 4 ) i excès 0 solvant 0 qdm En cours n(MnO 4 - ) i – 2x n(H 2 C 2 O 4 ) i – 5x 2x10x qdm EF n(MnO 4 - ) i – 2x max n(H 2 C 2 O 4 ) i - 5x max 2x max 10x max

5 n(MnO 4 - ) i = CV = 1, x = 2, mol n(MnO 4 - ) i = CV = 1, x = 2, mol n(H 2 C 2 O 4 ) i = CV = 5, x = 1, mol n(H 2 C 2 O 4 ) i = CV = 5, x = 1, mol Recherche du réactif limitant: Recherche du réactif limitant: Si MnO 4 - est limitant, alors: n(MnO 4 - ) i – 2x max = 0 donc x max = 1, mol Si H 2 C 2 O 4 est limitant alors: n(H 2 C 2 O 4 ) i - 5x max =0 donc x max = 2, mol MnO 4 - est bien le réactif limitant et x max = 1, mol

6 2) Lion permanganate est le réactif limitant. A létat final, il a entièrement disparu. Or il donne aux solutions une coloration violette. La réaction (1) est achevée lorsque la solution passe du violet au jaune pale (couleur des ions Fe 3+ formés) La réaction (2) est achevée lorsque la solution passe du violet à lincolore.

7 3) La réaction (1) est rapide : on ne détecte pas à lœil nu son évolution La réaction (2) est lente : il faut environ 1 min pour observer la décoloration totale du mélange réactionnel.

8 II- LES CATALYSEURS 1)Décomposition de leau oxygénée a.Lorsque leau oxygénée se décompose il se forme du dioxygène gazeux donc formation de bulles de gaz dans la solution b.Parmi les espèces testées, le platine, les ions fer III, le navet et la viande sont des catalyseurs de cette réaction.

9 c) Catalyse homogène: les ions fer III catalyse hétérogène: le platine catalyse enzymatique: viande et navet d) Sur le disque de platine, il y a beaucoup plus de surface de contact entre le réactif et le catalyseur: le réaction se fait mieux.

10 2- Action des ions tartrate sur leau oxygénée H 2 O 2 (aq) / H 2 O(l): H 2 O 2 (aq) + 2 H + (aq) +2e- =2H 2 O(l) (x5) CO 2 (g)/C 4 H 4 O 6 2- (aq): C 4 H 4 O 6 2- (aq) + 2H 2 O(l) = 4CO 2 (g)+ 8H + (aq) +10 e- 5H 2 O 2 (aq)+2 H + (aq)+C 4 H 4 O 6 2- (aq) 8H 2 O(l)+ 4CO 2 (g)

11 b. Cette réaction se produit lorsquon détecte un dégagement gazeux c. En présence de chlorure de cobalt, la solution prend une coloration rose. Plongé dans un bain marie à 70°C, on observe un intense dégagement gazeux, la solution vire du rose au vert puis quand la réaction sachève elle redevient rose. En absence de cobalt, la réaction se fait mais plus lentement d. Le catalyseur sest régénéré.

12 III- Facteurs cinétiques S 2 O 3 2- (aq) + 2 H + (aq) S (s) + SO 2(aq) + H 2 O (l) Qdm EIn(S 2 O 3 2- )in(H + ) i 00 solvant qdm en cours n(S 2 O 3 2- ) i - xn(H + ) i -2xxx qdm EFn(S 2 O 3 2- ) i - x max n(H + ) i -2x max x max

13 Qdm initiale dion H + : Qdm initiale dion H + : n(H + ) i = CV = 1, x =2, mol Qdm initiale de S 2 O 3 2- : Qdm initiale de S 2 O 3 2- : n(S 2 O 3 2- ) i = C 1 V = 0, x = mol Réactif limitant: n(S 2 O 3 2- ) i - x max = 0 donc x max = mol Ou n(H + ) i -2 x max = 0 donc x max = 1, mol Les 2 réactifs sont épuisés à létat final et x max = 1, mol

14 Avec la 2 ème solution dions thiosulfate: Avec la 2 ème solution dions thiosulfate: Qdm initiale de S 2 O 3 2- : n(S 2 O 3 2- ) i = C 2 V = 1, x =2, mol La qdm dion H + est inchangée: 2, mol Réactif limitant: n(S 2 O 3 2- ) i - x max = 0 donc x max = 2, mol Ou n(H + ) i -2 x max = 0 donc x max = 1, mol H + est épuisé à létat final et x max = 1, mol

15 Avec la 3 ème solution dions thiosulfate: Avec la 3 ème solution dions thiosulfate: Qdm initiale de S 2 O 3 2- : n(S 2 O 3 2- ) i = C 3 V = 5, x =1, mol La qdm dion H + est inchangée: 2, mol Réactif limitant: n(S 2 O 3 2- ) i - x max = 0 donc x max = 1, mol Ou n(H + ) i -2 x max = 0 donc x max = 1, mol H + est épuisé à létat final et x max = 1, mol

16 Dans les trois mélanges, on atteint le même x max donc létat final est le même: même qdm de soufre et de dixoyde de soufre formés dans les trois mélanges. Dans les trois mélanges, on atteint le même x max donc létat final est le même: même qdm de soufre et de dixoyde de soufre formés dans les trois mélanges. La seule différence est la présence dun excès à létat final dions thiosulfate dans les mélanges 2 et 3 La seule différence est la présence dun excès à létat final dions thiosulfate dans les mélanges 2 et 3


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