Bilans de matière et facteurs cinétiques

 
1. Ecrire les demi-équations d'oxydo-réduction des couples suivants :
   H₂O₂/H₂O (H₂O₂ est le peroxyde d'hydrogène)
   I₂/I^-
   S₄O₆^2-/S₂O₃^2- (ion tétrathionate/ion thiosulfate)
   
    
2. Dans un tube à essai on mélange 1mL de solution de diiode de concentration 1,0.10^-2 mol.L^-1 et une goutte d'empois d'amidon.
   1. Quelle est l'aspect de la solution ?
       
      On ajoute ensuite 1mL d'une solution de thiosulfate de sodium de concentration C₂=1,0.10^-1 mol.L^-1. Le contenu du tube se décolore instantanément.
       
   2. Ecrire l'équation de la réaction associée à la transformation qui se produit dans le tube, responsable de cette décoloration.
       
   3. Peut-on considérer la transformation comme lente ou rapide, à l'échelle d'une observation visuelle ?
       
   4. Quel est le réactif limitant ?
       
   5. Quel volume minimal de solution de diiode devrait-on rajouter pour que le contenu du tube redevienne bleu ?
      
   
    
3. On réalise, dans deux béchers A et B, deux mélanges identiques : 20mL de solution d'iodure de potassium de concentration C₁=3,0.10^-1 mol.L^-1, 20 mL d'acide sulfurique de concentration 1 mol.L^-1, 60mL d'eau distillée et quelques gouttes d'empois d'amidon.
   Dans le bécher A, on ajoute 20mL de solution de peroxyde d'hydrogène de concentration C₃=4,0.10^-2 mol.L^-1.
   Immédiatement la solution prend une teinte légèrement bleuâtre, puis sa couleur fonce très progressivement jusqu'à un bleu-violet foncé presque noir.
   
    
   1. Ecrire l'équation de la réaction associée à la transformation qui se produit dans le bécher.
       
   2. Peut-on considérer cette transformation comme lente ou rapide, à l'échelle d'une observation visuelle ?
       
   3. Quel est le réactif limitant pour cette transformation et quel est son avancement maximal ?
   
   
    
4. Dans le bécher B on ajoute 1,0 mL de solution de thiosulfate de sodium de concentration C₂=1,0.10^-1 mol.L^-1 , puis 20mL de solution de peroxyde d'hydrogène de concentration C₃=4,0.10^-2 mol.L^-1. La couleur bleue de la solution n'apparaît qu'au bout de 30s.
   
    
   1. Dans l'expérience étudiée, expliquer l'apparition de la couleur bleue au bout de 30s seulement.
       
   2. Comparer la concentration en ions I^- à l'instant (t=0) où on a ajouté le peroxyde d'hydrogène, et juste avant la date t=30s où la solution devient bleue.
       
   3. Déterminer la quantité de matière de diiode formé par la réaction entre H₂O₂ et I^-, pendant ces trente secondes.
       
   4. Déterminer la concentration en peroxyde d'hydrogène dans le bécher B à t=0, puis à t=30s.
   
   
    
5. Dès que la couleur bleue apparaît, on rajoute dans le bécher à l'aide d'une burette graduée 1,0 mL de la solution de thiosulfate de sodium.
   
    
   1. La solution contenue dans le bécher redevient incolore. Expliquer pourquoi.
      La couleur bleue réapparaît cette fois au bout de 50s.
       
   2. Déterminer la quantité de matière de diiode formée par la réaction entre H₂O₂ et I^-, pendant ces cinquante secondes.
       
   3. Comment peut-on expliquer que la couleur bleue n'apparaisse qu'au bout de 50s au lieu de 30s ?
      
   
    
6. 
    
   1. Entre les béchers A et B, y-a-t-il une différence de réactif limitant ou d'avancement maximal de la réaction entre H₂O₂ et I^-?
       
   2. On continue l'expérience en ajoutant systématiquement dans le bécher B 1mL de solution de thiosulfate de sodium dans le bécher dès que la couleur bleue réapparaît. Que peut-on prévoir concernant la durée entre deux ajouts successifs ?
       
   3. Au bout d'un certain nombre d'ajouts, on constate que le contenu du bécher reste incolore. Quel volume de solution de thiosulfate de sodium a-t-on alors ajouté ?
       
   4. Tracer l'allure de l'évolution de l'avancement de la réaction entre H₂O₂ et I^- dans le bécher B.