EXO- ETUDE CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE

Fany

Description

STEPHY72 ETUDE CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE On étudie la réaction entre une solution acidifiée de permanganate de potassium + -(K ,MnO ) et d’acide oxalique H C O . Le suivi de la réaction est obtenu par 4 2 2 4spectrophotométrie. Partie A- Préparation des solutions 1- On souhaite préparer 50 mL se solution de permanganate de potassium à -3 -1une concentration C = 2,0.10 mol.L à partir d’une solution mère de 1-2 -1concentration C = 1,0.10 mol.L . Décrire le protocole expérimental pour 0obtenir cette solution en justifiant votre réponse. 2- L’acide oxalique est un composé solide. On souhaite préparer 50 mL de -1 -1solution d’acide oxalique à une concentration C = 1,0.10 mol.L . Donner 2le protocole expérimental permettant de réaliser cette solution en justifiant votre réponse. -1Données : masse molaire (en g.mol ) : M =12 M =16 M = 1 C O H Partie B- Préparation du suivi par spectrophotométrie - 2+3- Les couples mis en jeu dans cette transformation sont MnO / Mn et 4 (aq) (aq) CO / H C O . Montrer que l’équation bilan de la réaction est : 2(aq) 2 2 4(aq) - + 2+2 MnO + 5 H C O + 6H = 2 Mn + 8H O + 10 CO . 4 (aq) 2 2 4(aq) (aq) (aq) 2 (l) 2(aq) 4- Pourquoi peut-on suivre cette cinétique par spectrophotométrie ? Justifier. Données : - + 2+Espèce MnO H Mn H C O CO4 (aq) (aq) (aq) 2 2 4(aq) 2(aq) chimique Couleur de violet incolore incolore incolore incolore la solution 5a- En annexe n°1, figure 1, est donné le spectre ...

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Extrait

STEPHY72

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ETUDE CINETIQUE

PAR SPECTROPHOTOMETRIE

On étudie la réaction entre une solution acidifiée de permanganate de potassium

(K

+

,MnO

4

-

) et d’acide oxalique H

2

C

2

O

4

. Le suivi de la réaction est obtenu par

spectrophotométrie.

Partie A- Préparation des solutions

1- On souhaite préparer 50 mL se solution de permanganate de potassium à

une concentration C

1

= 2,0.10

-3

mol.L

-1

à partir d’une solution mère de

concentration C

0

= 1,0.10

-2

mol.L

-1

. Décrire le protocole expérimental pour

obtenir cette solution en justifiant votre réponse.

2- L’acide oxalique est un composé solide. On souhaite préparer 50 mL de

solution d’acide oxalique à une concentration C

2

= 1,0.10

-1

mol.L

-1

. Donner

le protocole expérimental permettant de réaliser cette solution en justifiant

votre réponse.

Données : masse molaire (en g.mol

-1

) : M

C

=12

M

O

=16

M

H

= 1

Partie B- Préparation du suivi par

spectrophotométrie

3- Les couples mis en jeu dans cette transformation sont MnO

4

-

(aq)

/ Mn

2+

(aq)

et

CO

2(aq)

/ H

2

C

2

O

4(aq)

. Montrer que l’équation bilan de la réaction est :

2 MnO

4

-

(aq)

+ 5 H

2

C

2

O

4(aq)

+ 6H

+

(aq)

= 2 Mn

2+

(aq)

+ 8H

2

O

(l)

+ 10 CO

2(aq)

.

4- Pourquoi peut-on suivre cette cinétique par spectrophotométrie ? Justifier.

Données :

Espèce

chimique

MnO

4

-

(aq)

H

+

(aq)

Mn

2+

(aq)

H

2

C

2

O

4(aq)

CO

2(aq)

Couleur de

la solution

violet

incolore

incolore

incolore

incolore

5a-

En annexe n°1, figure 1, est donné le spectre d’une solution de

permanganate de potassium. Peut –on retrouver la couleur de cette solution ?

Justifier.

5b- A quelle longueur d’onde allons nous nous placer pour étudier la

cinétique ? Justifier.

6-

En annexe n°1, figure 2, est donné l’absorbance de

solutions de

permanganate de potassium à différentes concentrations. Quelle est la relation

littérale puis numérique entre l’absorbance et la concentration en ion

permanganate [MnO

4

-

(aq)

]. Comment s’appelle cette relation ?

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Partie C- Suivi de la réaction par spectrophotométrie

A la date t=0, on mélange V

1

=2,0 mL de solution de

permanganate de potassium

acidifié de concentration C

1

avec V

2

=2,0 mL d’acide oxalique de concentration

C

2

. Un spectrophotomètre connecté à un ordinateur mesure l’absorbance A du

mélange réactionnel (voir annexe n°2, figure 3).

7- Quelle est l’allure de la courbe que nous aurions du trouver dans le cas

général lors de la disparition d’un réactif dans une transformation lente ?

8- Remplir le tableau d’avancement de la figure 4 dans l’annexe n°2.

9- Trouver le réactif limitant. Justifier.

10- Montrer qu’à tout instant t, la relation entre l’avancement x et

l’absorbance est :

x = 2,0.10

-6

– A.10

-6

11- On a tracé l’allure de la courbe x = f( t ) (figure 5) . Quelle est l’allure de

la courbe que nous aurions du trouver dans le cas général d’une

transformation lente ?

12a- Définir la vitesse volumique de réaction. Comment évolue-t-elle

dans

le cas général ?

12b- Comment évolue la vitesse dans ce cas expérimental en vous servant

de la figure 5?

12c- On appelle «

catalyseur » un réactif qui accélère la transformation.

Dans ce cas expérimental, nous n’avons pas placé de catalyseur mais cette

réaction est appelée « auto-catalyse ». Essayer de justifier à l’aide de la

courbe qu’il y a eu le phénomène d’auto-catalyse et quelle est l’espèce

chimique responsable de cette auto-catalyse ?

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ANNEXE n°1 -

à rendre avec la copie

C (mmol/L)

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

A

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Figure 2 :

Absorbance en

fonction de la

concentration en

ion permanganate

Figure 1 :

Absorbance de la solution

de permanganate de

potassium en fonction de

la longueur d’onde

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ANNEXE n°2 -

à rendre avec la copie

t (ks)

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

A

0.5

1

1.5

2MnO

4

-

+5

H

2

C

2

O

4

+6H

+

= 2 Mn

2+

+10 CO

2

+8 H

2

O

Etat initial

x= ……..

Etat

intermédiaire

x

Etat final

x= ………

t (ks)

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

x (

μ

mol)

0.5

1

1.5

2

Figure 3 :

Absorbance au

cours du temps

Figure 5 :

Avancement x

au cours du

temps

Figure 4

:tableau

d’avancement