Exercice n°5 bac Stl BGB Antilles 1995

On donne les potentiels standards des couples rédox suivants:

couple 1: S2O82- / SO42-   E= 2,00 V

couple 2: I2/ I-                  E= 0,54 V

 

1. Écrire les équations des couples redox mis en jeu ainsi que l'équation de réaction susceptible de se produire.

2. Comment peut-on suivre visuellement l'évolution de la réaction ?

3. Les résultats expérimentaux obtenus sont les suivants:

t(s)

160

450

740

1080

1500

1980

2400

[I2] mmol.L-1

0.55

1.6

2.5

3.0

3.6

4.2

4.5

 

       a) Définir puis calculer la vitesse moyenne de formation de l'ion iodure I- sur les intervalles (0 -160 s) et (1500 - 2 400 s).

       b) Définir puis calculer la vitesse instantanée de formation du diiode   aux instants t =0 et t =1600 s.

 

4. En fait cette réaction est lente. Elle est catalysée par les ions Fe2+.

       4.1) Définir le terme catalyseur.

       4.2) Est-ce une catalyse homogène ou hétérogène ? Justifier.

Corrigé

1.  Couples: S2O82-/SO42- et I2/I-. D’après la règle du gamma on a :

S2O82- + 2é = 2 SO42- 

et 2I- = I2 + 2é

soit S2O82- + 2I- = 2SO42- + I2

 

2.  On a une évolution de la couleur de la solution, puisque le diiode est coloré, la solution devient progressivement orange/marron.

3.  a- courbe : C est exprimé en mmol.L-1.

 

b- vitesses moyennes :    Vm0 = (C160 – C0) / (160 – 0) = 3.4 10-6 mol.L-1.s-1.

                                        Vm1= (C2400 – C1500) / (2400 – 1500) = 1.0 10-6 mol.L-1.s-1.

c- Vitesse instantanée de formation d’un produit dont la concentration est notée C(t). V= dC(t)/dt. On l’obtient en calculant le coefficient directeur de la tangente au point de la courbe d’abscisse t.

Coefficient directeur de la tangente à l’origine : a= 4.4 10-3 mmol.L-1.s-1 = 4.4 10-6 mol.L-1.s-1.

Donc V= 4.4 10-6 mol.L-1.s-1.

Coefficient directeur de la tangente au point de la courbe d’abscisse t= 1500s :

 a = 1.3 10-6 mol.L-1.s-1 donc V’ = 1.3 10-6 mol.L-1.s-1.

4.  a- catalyseur : Substance capable d’accélérer une réaction chimique sans apparaître dans l’équation bilan.

b- Il s’agit d’une catalyse homogène puisque les ions fer II sont en solution, donc dans une phase liquide comme le reste. Tout est dans le même état physique.