Transcript Ch 5 Changement de couleur et réaction chimique Objectifs: Etude de l’évolution d’un système chimique Introduction de l’avancement d’une réaction Mesure d’une concentration grâce à la loi de.

Ch 5 Changement de couleur et
réaction chimique
Objectifs:
Etude de l’évolution d’un système
chimique
Introduction de l’avancement d’une
réaction
Mesure d’une concentration grâce à la
loi de Beer-lambert
Ch 5 Changement de couleur et
réaction chimique
1. Évolution d’un système chimique
2. Détermination de la concentration
d’une espèce colorée
1. Évolution d’un système chimique
1.1. Mise en évidence de l’évolution d’un système
chimique. (Faire TP partie A p 80)
Question 1: Pourquoi peut-on affirmer qu’une réaction
chimique a lieu?
La solution passe du jaune brun à l’incolore. Les
molécules de diiode I2, jaunes en solution aqueuse,
sont donc consommées lors de réaction chimique
suivante:
2
3( aq)
1  I 2( aq)  2S 2 O
 2I

( aq )
2
6( aq)
 1 S 4O
Les facteurs 1, 2, 2 et 1 sont appelés nombres
stoechiométriques.
Question 2: Pour chacune des expériences, quelle est la
couleur de la solution finale?
La solution finale est incolore pour l’expérience 2 et
jaune pâle pour l’expérience 3.
Question 3: Quelle conclusion peut-on en tirer?
Les molécules de diiode sont donc toutes
consommées lors de l’expérience 2 et en partie
consommées lors de l’expérience 3.
1.2 Notion d’avancement d’une réaction. TP partie B
1 I
2( aq)
2
2
3( aq)
 ....S 2 O
2
 ....I

( aq )
1
2
6( aq)
 .  S 4O
Question 4: Pour 1 mmol de I2 consommée, quelle
quantité d’ions S2O32- aura réagi? Quelles seront alors
les quantités d’ions I- et S4O62- formées?
D’après l’équation bilan de la réaction, pour 1 mmol de
diiode consommée il y aura une quantité de 2 mmol de
thiosulfate qui aura réagi. Les quantités formées seront
donc de 2 mmol d’ion iodure et d’1 mmol d’ion
tétrathionate.
Question 5: Pour x mmol de I2 consommée, quelle
quantité d’ions S2O32- aura réagi et quelle quantité
d’ions I- et S4O62- auront été formées?
D’après l’équation bilan de la réaction, pour x mmol de
diiode consommée il y aura une quantité de 2x mmol
de thiosulfate qui aura réagi. Les quantités formées
seront donc de 2x mmol d’ion iodure et de x mmol
d’ion tétrathionate. x est appelée l’avancement de la
réaction.
Pour décrire l’évolution d’un système chimique, on
dresse un tableau d’avancement.
Questions 6 et 7: Reproduire le tableau et, pour
l’expérience n°2, le compléter avec les expressions
littérales ainsi que les valeurs des quantités initiales
des réactifs et des produits.
Equation chimique
Etat du Avance
système ment
(mmol)
Etat
initial
Etat
intermé
diaire
Etat
final
x0
x
x max
2
3( aq)
1 I 2( aq)  2S 2 O
nI2
nS
( mmol )
( mmol )
 2I
2
O
2
3
C1  V1
C 2 V2
 0,10
 0,40
C1  V1  x C 2  V2  2 x
 0,10  x  0,40  2 x
C1V1  x max
C 2V2  2 x max
 0,10  x max  0,40  2 x max

( aq)
2
6( aq)
 1 S 4O
nI 
nS
( mmol )
( mmol )
2
4 O6
0
0
2x
x
2x max
x max
Question 8: D’après la couleur finale du mélange
réactionnel, quel réactif a été totalement
consommé en fin de réaction? Que peut-on
alors en conclure sur la valeur de la quantité
finale de ce réactif?
La solution finale étant incolore, c’est le diiode
qui a été totalement consommé. La quantité
finale de diiode est donc nulle (Réactif limitant).
Question 9: En déduire la valeur de l’avancement
maximal xmax.
D’après la dernière ligne du tableau
d’avancement, C1V1-xmax =0
Donc xmax = C1V1 =0,10 mmol
Question 10: Calculer les quantités finales des réactifs
et des produits lorsque la réaction est terminée.
Les quantités finales sont, d’après la dernière ligne du
tableau d’avancement:
nI 2
final
nS O 2 
2
3
nI 
nS
 0mmol
 C2V2  2 xmax  0,20mmol
final
final
 2 x max  0,20mmol
2
4 O6
final
 x max  0,10mmol
Question 11: reprendre cette étude pour l’expérience
n°3
Questions 6 et 7: Reproduire le tableau et, pour
l’expérience n°3, le compléter avec les expressions
littérales et les valeurs des quantités initiales des
réactifs et des produits.
Equation chimique
Etat du Avance
système ment
(mmol)
Etat
initial
x0
Etat
intermé
diaire
Etat 
final
x
2
3( aq)
1 I 2( aq)  2S 2 O
nI2
nS
( mmol )
( mmol )
'
1

2
O
2
3
C1  V
C2  V2
 0,25
 0,40
C1  V  x C 2  V2  2 x
'
1
 0,25  x  0,40  2 x

x max
 2I
'
C1V1  x max
C 2V2  2 x max
 0,25  x max  0,40  2 x max

( aq)
2
6( aq)
 1 S 4O
nI 
nS
( mmol )
( mmol )
2
4 O6
0
0
2x
x
2x max
x max
Question 8: D’après la couleur finale du mélange
réactionnel, quel réactif a été totalement consommé
en fin de réaction? Que peut-on alors en conclure sur
la valeur de la quantité finale de ce réactif?
La solution finale étant jaune claire, cela veut dire qu’il
reste du diiode en moindre quantité et que c’est le
thiosulfate qui a été totalement consommé. La
quantité finale du thiosulfate est donc nulle (Réactif
limitant).
Question 9: En déduire la valeur de l’avancement
maximal xmax.
D’après la dernière ligne du tableau d’avancement,
C2V2-2xmax =0
Donc xmax = C2V2/2 =0,20 mmol
Question 10: Calculer les quantités finales des réactifs
et des produits lorsque la réaction est terminée.
Les quantités finales sont, d’après la dernière ligne du
tableau d’avancement:
nI 2
final
nS O 2
2
nI 
nS
3
'
1 1
 C V  x max  0,05 mmol
 0mmol
final
final
2
4 O6
 2x max  0, 40mmol
final
 x max  0,20mmol
1.2. Synthèse de la mise en évidence de l’évolution
d’un système chimique
Comment définir un réactif limitant?
Dans une réaction chimique, le réactif limitant est le
réactif qui est totalement consommé.
Les réactifs peuvent-ils être tous, en même temps,
limitants?
Oui, si ils réagissent dans les mêmes proportions. On
parle de proportion stoechiométrique.
Pourquoi utiliser l’avancement x d’une réaction?
L’avancement x d’une réaction est une grandeur
exprimée en mole, qui permet de décrire l’évolution
d’un système chimique.
Comment déterminer l’avancement maximal xmax d’une
transformation pour un système chimique donné ?
Les quantités de matière des réactifs doivent toujours
être supérieures ou égales à zéro.
Donc en regardant la ligne de l’état intermédiaire du
tableau d’avancement on peut écrire:



C1V1  x 0
C 2V2  2x 0
ou



x C1V1
x
C 2V2
2
Il faut donc ensuite calculer les termes et réduire le
système à une seule inéquation.
Dans l’expérience n°2, C1V1est plus petit que C2V2/2
donc le système se réduit à:
x  C1V1
L’avancement maximal est donc égale à ce plus petit
terme.
Dans l’expérience n°2:

xmax = C1V1
1.3. Représentation graphique de l’évolution du
système chimique
On peut illustrer l’évolution du système chimique par
un graphique qui représente les variations des
quantités des réactifs en fonction du temps. (Voir doc
4 et doc 6 p 83)
Faire exercices n°1, 6, 9, 11, 16, 17 p 87
2. Détermination de la concentration d’une espèce
colorée
Réalisation du TP: « Dosage d’une espèce colorée en
solution »
Résultats du TP:
Il est possible d’évaluer la concentration d’une
espèce chimique à l’aide d’une échelle de teinte ou
en utilisant la loi de Beer-Lambert.
La loi de Beer-Lambert dit que l’absorbance A
d’une espèce en solution diluée est
proportionnelle à sa concentration molaire c.
A = εxlxc
l la largeur de la cuve en cm et
ε étant le coefficient d’extension molaire en
unité?
L.mol-1.cm-1
Exercice n° 2, 18, 19 p 87