Méthodes d'étude d'une cinétique réactionnelle


     
  1. On étudie la cinétique de la réaction entre l'ion permanganate MnO4- et l'acide oxaliqueC2O4H2 , en milieu aqueux acidifié par l'acide sulfurique. .
    Les produits de la réaction sont Mn2+, CO2 et H2O.
    1. Ecrire les demi-réactions puis l'équation chimique de la réaction
    2. On utilise V1=20mL de solution de permanganate de potassium de concentration C1=2,00.10-2mol.L-1, un volume V2 de solution d'acide oxalique de concentration C2=1,0.10-1 mol.L-1 et 1mL d'acide sulfurique de concentration 2,0mol.L-1 .
      Le volume du mélange réactionnel est complété à V=50mL avec de l'eau.
      Compléter le tableau d'avancement de la réaction pour t=0 et sans y faire figurer le solvant H2O.
      On rappelle qu'une mole d'acide sulfurique libère en solution aqueuse deux moles d'ions H3O+
       
    3. Déterminer V2 sachant que le permanganate et l'acide oxalique ont été introduits dans les proportions stoechiométriques.
       
    4. Vérifier que les ions H3O+ sont en excès

     
  2. On détermine par spectrophotométrie la concentration en ions MnO4- (violets) au cours du temps.
    t (s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480
    Conc.(mmol/L) 8.0 8.00 7.8 7.7 7.3 6.3 4.8 3.6 2.4 1.6 0.96 0.63 0.39 0.29 0.24 0.19 0.14

       
    1. Tracer le graphe de [MnO4-]=f(t) (son allure particulière est due à un phénomène de catalyse)
       
    2. En utilisant le tableau d'avancement, déterminer la relation entre le coefficient directeur de la tangente à la courbe [MnO4-]=f(t) à l'instant t, et la vitesse volumique de réaction v.
       
    3. Déterminer graphiquement la vitesse volumique de la réaction à t1=240s
       
    4. Déterminer graphiquement le temps de demi-réaction.

     
  3. On suppose maintenant qu'on ne dispose pas de spectrophotomètre. On décide alors de prélever 1mL de mélange à chaque minute. On dilue ce prélèvement dans un grand volume d'eau glacée et on le titre pour déterminer la quantité de matière d'ions Mn2+ qu'il contient.

       
    1. Quel est le rôle de la dilution et pourquoi est-elle effectuée à l'eau glacée ?
       
    2. Déterminer la relation entre la vitesse volumique de réaction à l'instant t et la valeur de à l'instant t.
       
    3. Déterminer la vitesse volumique de réaction à t=240s à partir du tableau de mesure ci-dessous
    t(s) 210 240 270
    Quantité de matière d'ions Mn 2+ dans le prélèvement (mol) 4,3.10-6 5,6.10-6 6,4.10-6

     
  4. On aurait également pu suivre la réaction en dosant, à intervalles de temps réguliers, l'acide oxalique restant.

       
    1. Quelle serait l'allure de la courbe [C2H2O4]=f(t) ?
       
    2. Quel serait le coefficient directeur de la tangente à cette courbe à t=240s ?
       
    3. Quelle serait la valeur de[C2H2O4] à t=180s ?
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