On plonge une quantité m = 6,5 g de zinc dans un volume V = 500 mL d’une solution de diiode de concentration molaire C = 3,4x10-3 mol.L-1. On maintient une agitation constante.
Le zinc appartient au couple Zn2+(aq)/Zn(sd) et le diiode au couple I2(aq)/I-(aq)
Donnée :M(Zn)=65g/mol
1. Ecrire l’équation de la réaction d’oxydoréduction qui se produit quand on met en présence la lame de zinc et le diiode. Qu’appelle-t-on « oxydant » ? identifier l’oxydant parmi les réactifs
2. Établir un tableau d’avancement de la transformation. En déduire la valeur de l’avancement finale
3. Ecrire l’expression de la constante d’équilibre K associé à la réaction précédente. Calculer sa valeur.
4. Donner l’expression de la vitesse volumique d’une réaction en fonction de l’avancement x de la réaction. Préciser les unités des grandeurs mises en jeu.
5. Exprimer cette vitesse en fonction de.[I-(aq)]. Justifier
6. Le tableau donne, en fonction du temps, les valeurs de l’avancement, ainsi que celles de sa dérivée par rapport au temps :
*****************************correction*************************************
1- Zn + I2 === Zn2+ + 2I-
2- n1 =m/M = 6.5/65 = 0.10 mol
t (min) | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
x (mmol) | 0 | 0,50 | 0,80 | 1,05 | 1,2 | 1,35 | 1,45 | 1,50 | 1,55 |
dx/dt (mmol/mn) | 0,60 | 0,20 | 0,15 | 0,10 | 0,08 | 0,06 | 0,04 | 0,025 | 0,025 |
6.1. Tracer la courbe de l’avancement au cours du temps x = f(t)
6.2. Déterminer la vitesse volumique de la réaction étudiée à la date t = 6 min.
6.3. Comment varie cette vitesse au cours du temps (justifier)?
6.4. Donner une interprétation microscopique de cette évolution.
6.5. Définir le temps de demi réaction. Déterminer graphiquement sa valeur.
6.6. Comment évoluent le temps de demi réaction et l’avancement final si on augmente la température du milieu réactionnel ? Représenter l’allure de la courbe x = f(t) sur le graphique réalisée en 6.1. pour cette situation
6.7. Comment évoluent le temps de demi réaction et l’avancement final si on double la concentration de diiode ? Représenter l’allure de la courbe x = f(t) sur le graphique réalisée en 6.1. pour cette situation
*****************************correction*************************************
1- Zn + I2 === Zn2+ + 2I-
oxydant = espèce chimique capable de capter un ou plusieurs électron
L’oxydant est I22- n1 =m/M = 6.5/65 = 0.10 mol
n2 = C.V=3.4 .10-3 . 0.500 =1.7 10-3mol
| équation de la réaction | Avancement (en mol) | Zn | + | Zn2+ | 2I- | | |
| Etat initial | 0 | n1 | | n2 | | 0 | 0 |
| Etat en cours de transformation | X | n1 - x | | n2 - x | | x | 2 . x |
| Etat final | xf | n1 - xf | | n2 - xf | | xf | 2 . xf |
soit Zn est le réactif limitant, alors xf1 = 0,10 mol
soit I2 est le réactif limitant, alors xf2 = 1,7.10-3mol
xf2 < xf1 donc le réactif limitant est I2 et xf = 1,7.10-3mol3- [ Zn2+]eq [I-]2.aq
K= -------------------
[I2]aq
[I2]aq®0 |
4- v=( 1/v ). (dx/dt) et v en mol/l/s
5- on a [I-]= n( I- ) /dt =2x/dt donc v =(1/2).d.[I-]/dt
6-1-
6-2- v(t=6mn)=(1/v).(dx/dt)t=6mn (1/0500).0.10=0.20mmol.L-1.mn-1
6-3 v dimunu quand t augmente car (dx/dt) = pente de la tangente à la courbe x(t) décroît quand t↑
6-4- Quand x↑ le nombre de chocs efficaces entre réactifs est de plus en plus faible
6-5 t1/2 = durée à la réaction pour atteindre la moitié de xf
t1/2 = 4 min 27 s
justification graphique6-6 -Quant T↑ : t1/2 ¯ et xf ®
Représentation graphique (respect de t1/2 et respect de xf)
Représentation graphique (respect de t1/2 et respect de xf)
6-7 -Quand [I2]↑ : t1/2 ¯ et xf ↑ (car I2 est le réactif limitant)
Représentation graphique (respect de t1/2 et respect de xf)
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