Transcript TP 5: FACTEURS CINETIQUES ET CATALYSE

TP 5: FACTEURS
CINETIQUES ET
CATALYSE
I- REACTIONS LENTES, REACTIONS
RAPIDES
MnO4-(aq) + 5 Fe2+(aq)
+ 8 H+(aq) 
Mn2+(aq)
+ 4 H2O(l) +
5 Fe3+(aq)
n(MnO4-)i
n(Fe2+)i
0
0
qdm
En cours
n(MnO4-)i – x
n(Fe2+)i – 5x
x
5x
qdm EF
n(MnO4-)i –
xmax
Qdm EI
excès
n(Fe2+)i 5xmax
solvant
xmax
5 xmax
 n(MnO4-)i = CV = 1,0.10-4 x 20.10-3 = 2,0.10-6 mol
 n(Fe2+)i = CV = 1,0.10-2 x 20.10-3 = 2,0.10-4 mol
 Recherche du réactif limitant:
Si MnO4- est limitant, alors:
n(MnO4-)i – 2xmax = 0 donc xmax = 1,0.10-6 mol
Si Fe2+ est limitant alors:
n(Fe2+ )i - 5xmax= 0 donc xmax = 4,0.10-5mol
MnO4- est bien le réactif limitant et xmax = 1,0.10-6
mol
I- REACTIONS LENTES, REACTIONS
RAPIDES
2 MnO4-(aq) + 5 H2C2O4(aq) + 6 H+(aq)  2 Mn2+(aq) + 8 H2O(l) + 10 CO2(g)
n(MnO4-)i
n(H2C2O4)i
0
0
qdm
En cours
n(MnO4-)i – 2x
n(H2C2O4)i –
5x
2x
10x
qdm EF
n(MnO4-)i –
2xmax
Qdm EI
n(H2C2O4)i 5xmax
excès
solvant
2xmax
10xmax
 n(MnO4-)i = CV = 1,0.10-4 x 20.10-3 = 2,0.10-6 mol
 n(H2C2O4)i = CV = 5,0.10-1 x 20.10-3 = 1,0.10-2 mol
 Recherche du réactif limitant:
Si MnO4- est limitant, alors:
n(MnO4-)i – 2xmax = 0 donc xmax = 1,0.10-6 mol
Si H2C2O4 est limitant alors:
n(H2C2O4)i - 5xmax=0 donc xmax = 2,0.10-3mol
MnO4- est bien le réactif limitant et xmax = 1,0.10-6
mol
2) L’ion permanganate est le réactif
limitant. A l’état 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 Fe3+ formés)
La réaction (2) est achevée lorsque la
solution passe du violet à l’incolore.
3) La réaction (1) est rapide : on ne
détecte pas à l’œil nu son évolution
La réaction (2) est lente : il faut environ
1 min pour observer la décoloration
totale du mélange réactionnel.
II- LES CATALYSEURS
1) Décomposition de l’eau oxygénée
a. Lorsque l’eau 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.
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.
2- Action des ions tartrate
sur l’eau oxygénée
H2O2(aq) / H2O(l):
H2O2(aq) + 2 H+(aq) +2e- =2H2O(l)
(x5)
CO2(g)/C4H4O62-(aq):
C4H4O62-(aq) + 2H2O(l) = 4CO2(g)+ 8H+(aq) +10 e5H2O2(aq)+2 H+(aq)+C4H4O62-(aq) → 8H2O(l)+ 4CO2(g)
b. Cette réaction se produit lorsqu’on 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 s’achève elle redevient rose.
En absence de cobalt, la réaction se fait
mais plus lentement
d. Le catalyseur s’est régénéré.
III- Facteurs cinétiques
S2O32-(aq)
Qdm EI
qdm en
cours
qdm EF
+ 2 H+(aq)

S(s)
+
SO2(aq)
+ H2O(l)
n(S2O32-)i
n(H+)i
0
0
n(S2O32-)i - x
n(H+)i-2x
x
x
solvant
n(S2O32-)i - xmax n(H+)i-2xmax
xmax
xmax
 Qdm initiale d’ion H+:
n(H+)i = CV = 1,0.10-1 x 20.10-3 =2,0.10-3 mol
 Qdm initiale de S2O32-:
n(S2O32-)i = C1V = 0,5.10-1 x20.10-3 =1.10-3 mol
Réactif limitant:
n(S2O32-)i - xmax = 0 donc xmax = 1.10-3 mol
Ou
n(H+)i -2 xmax = 0 donc xmax = 1,0.10-3 mol
Les 2 réactifs sont épuisés à l’état final et
xmax = 1,0.10-3 mol
 Avec la 2ème solution d’ions thiosulfate:
Qdm initiale de S2O32-:
n(S2O32-)i = C2V = 1,0.10-1 x20.10-3 =2,0.10-3 mol
La qdm d’ion H+ est inchangée: 2,0.10-3 mol
Réactif limitant:
n(S2O32-)i - xmax = 0 donc xmax = 2,0.10-3 mol
Ou
n(H+)i -2 xmax = 0 donc xmax = 1,0.10-3 mol
H+ est épuisé à l’état final et xmax = 1,0.10-3 mol
 Avec la 3ème solution d’ions thiosulfate:
Qdm initiale de S2O32-:
n(S2O32-)i = C3V = 5,0.10-1 x20.10-3 =1,0.10-2 mol
La qdm d’ion H+ est inchangée: 2,0.10-3 mol
Réactif limitant:
n(S2O32-)i - xmax = 0 donc xmax = 1,0.10-2 mol
Ou
n(H+)i -2 xmax = 0 donc xmax = 1,0.10-3 mol
H+ est épuisé à l’état final et xmax = 1,0.10-3 mol
 Dans les trois mélanges, on atteint le
même xmax donc l’état final est le
même: même qdm de soufre et de
dixoyde de soufre formés dans les trois
mélanges.
 La seule différence est la présence d’un
excès à l’état final d’ions thiosulfate
dans les mélanges 2 et 3