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TP Chimie N° 01 |
Suivi temporel d'une transformation par une méthode chimique. Enoncé. |
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Programme 2012 : Programme 2020 : |
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Matériel : |
Béchers (16), erlenmeyers, pipette et propipette, burette graduée (25 mL), pince de Mohr, Pour le prof : erlenmeyer de 250 mL, agitateur magnétique, 2 fioles jaugées de 100 mL. |
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Solutions : |
Glace, iodure de potassium (0,2 mol / L) K I , solution d’eau oxygénée (5,6
x 10 –2 mol / L).
Thiosulfate de sodium (4,0 x 10 –2 mol / L) Na2S2O3, empois d’amidon et acide sulfurique concentré (3 mol / L) |
1)- Introduction.
On étudie la réaction entre les ions iodure et l’eau
oxygénée en milieu acide qui est lente à la température ambiante.
Le diiode apparu est dosé par une solution de
thiosulfate de sodium en présence d’un indicateur : l’empois d’amidon.
2)- Expérience 1 : Réaction
(1) : Réaction entre les ions iodure et l’eau oxygénée en milieu acide.
- A l’instant
t = 0, 0 s, on verse
- un volume
V3 = 100 mL d’une
solution d’iodure de potassium de concentration C3 = 0,20 mol / L
et
- un volume
V1 = 100 mL d’une
solution d’eau oxygénée de concentration C1 = 5,6 x 10
–2 mol / L
- dans un
erlenmeyer de 250 mL.
- Ne
pas oublier l’acide sulfurique (1 à 2 mL)
3)- Expérience 2 :
Réaction (2) :
dosage du diiode formé au temps t. Réaction entre les ions thiosulfate et le
diiode formé.
- Dans une burette graduée
de 25 mL,
- on introduit
une solution titrée de thiosulfate de sodium de concentration C2 = 4,0
x 10 – 2
mol / L
- et on règle le
zéro de la graduation.
- On prépare un
bécher contenant 50 mL d’eau glacée environ et quelques gouttes d’empois
d’amidon.
- Grâce à une burette
graduée ou à une pipette jaugée, on prélève un volume V0
= 10 mL du mélange réactionnel.
- On verse le
contenu de la pipette dans un erlenmeyer de 250 mL.
- Au temps
ti =…,
on verse le contenu du bécher dans l’erlenmeyer pour arrêter la réaction.
- On dose ensuite
le diiode formé à la date ti.
- Pour ce faire, on verse
progressivement la solution de thiosulfate de sodium (contenue dans la burette
graduée) dans l’erlenmeyer.
- Une coloration
bleu noir doit apparaître.
- On ajoute goutte à goutte
le thiosulfate de sodium jusqu’à décoloration de la solution.
- On note le volume de
solution de thiosulfate de sodium versé : V2
=
- On recommence
l’expérience au temps ti = 2 min, 4 min…………
4)- Tableau de mesures.
Reproduire le tableau ci-dessous.
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Groupe |
Becher |
Temps
t min |
V2
mL |
[ I2
] t
mol / L |
[H2O2
] t
mol / L |
x (t) mol |
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X |
X |
0 |
0,00 |
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1 |
1 |
1 |
2,40 |
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2 |
2 |
2 |
4,40 |
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3 |
3 |
4 |
7,40 |
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4 |
4 |
6 |
8,90 |
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5 |
5 |
8 |
9,70 |
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6 |
6 |
10 |
10,30 |
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7 |
7 |
12 |
10,90 |
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8 |
8 |
14 |
11,20 |
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1 |
9 |
16 |
11,40 |
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2 |
10 |
18 |
11,60 |
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3 |
11 |
20 |
11,80 |
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4 |
12 |
24 |
11,90 |
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5 |
13 |
28 |
11,90 |
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6 |
14 |
32 |
12,00 |
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7 |
15 |
36 |
12,10 |
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8 |
16 |
40 |
12,20 |
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II- Exploitation des mesures. (Feuille pour les élèves).
1)- Étude de la réaction entre
l’eau oxygénée et les ions iodure.
a)- Équation de la réaction.
- On donne les couples qui
interviennent au cours de la réaction : H2O2
(aq) / H2O
(ℓ) et
I2
(aq) / I
–
(aq).
- Écrire les demi-équations
électroniques des différents couples.
- Écrire l’équation de la
réaction ayant lieu entre les ions iodure et l’eau oxygénée en milieu acide.
- Quels sont les
qualificatifs que l’on peut associer à cette réaction chimique ?
b)- Étude quantitative.
- Calculer les quantités de
matière d’eau oxygénée et d’ion iodure mis en présence à l’instant initial (
t = 0 s).
- Dresser un tableau
descriptif d’avancement de la réaction.
- Quel est le réactif
limitant ? Quel est le réactif en excès ?
2)- Étude de la réaction de
dosage : réaction entre les ions thiosulfate et le diiode formé au temps
t.
a)- Équation de la réaction de dosage.
- Quelles sont
les caractéristiques d’une réaction de dosage ?
- On donne les couples qui
interviennent : S4O62–
(aq) / S2O32–
(aq) et I2
(aq) / I
–
(aq)
- Écrire les demi-équations
électroniques des différents couples.
- Écrire
l’équation de la réaction ayant lieu entre les ions thiosulfate et le diiode.
b)-
Étude quantitative.
- Dresser un tableau
descriptif d’avancement de la réaction.
- En déduire la relation
liant à l’équivalence nt
(I2) (quantité
de matière de diiode présente au temps t
et n versé
(S2O3
2–)
(quantité de matière d’ions thiosulfate versé).
3)- Exploitation des mesures.
a)- Cas de la réaction (2) :
réaction de dosage.
- Exprimer
nt
(I2) en
fonction de C2
et V2.
- Déterminer
l’expression de la concentration de diiode [ I2
] t à
l’instant t
en fonction de C2,
V2
et V0.
b)- Cas de la réaction (1) :
- Réaction entre les ions iodure et
l’eau oxygénée en milieu acide.
- Exprimer la concentration
de diiode [ I2
]'t dans le
mélange réactionnel.
- Exprimer la quantité de
matière de diiode n't
(I 2) présente
à la date t
dans le mélange réactionnel
- En déduire l’avancement
x (t)
de la réaction (1) à l’instant t
en fonction de C2, V2
,
V0, V1
et V3
- Déterminer
[ H2O2
] t = g
(C1,
C2
, V0,
V1,
V2,
V3).
- Compléter le tableau de
valeurs.
- Tracer sur papier
millimétré le graphe : [ I2
]'t =
f (t)
et x (t)
= g (t).
- Tracer sur papier
millimétré le graphe :
[ H2O2
] t = h
(t).
- Calculer l’avancement
maximal de la réaction (1).
- Calculer le temps de
demi-réaction noté t
1/2.
- (C’est la durée
au bout de laquelle l’avancement de la réaction est égal à la moitié de sa
valeur finale).