Bonjour, j'ai un DM à faire pour la rentrée, mais je ne comprends pas trop, pouvez-vous m'aider.
Je vais vous donnez le sujet et pouvez-vous m'aider à comprendre s'il vous plaît.
SUJET
L'eau oxygénée est une solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène H2O2. Le peroxyde d'hydrogène est l'oxydant du couple H2O2(aq)/H2O(l) et le réducteur du couple O2(g)/H2O2(aq).
Il peut se décomposer suivant la réaction: 2 H2O2(aq) --> O2(g)+H2O(l).
C'est une réaction de dismutation qui est lente à température ambiante mais qui peut-être catalysée par l'ion ferrique Fe3+.
Le peroxyde d'hydrogène, se comportant comme un réducteur, peut-être oxydé par l'ion permanganate MnO4- suivant l'équation de réaction:
2 MnO4-(aq) + 5 H2O2(aq) + 6 H+(aq) --> 2 Mn2+(aq) + 5 O2(g) + 8 H2O(l).
Cette réaction est rapide aux températures ordinaires.
I/ Etude expérimentale
Dans un erlenmeyer de 250 mL, on verse 5,0 mL d'une solution acidifié de chlorure ferrique puis 85 mL d'eau distillée. A l'instant t = 0s, on ajoute 10,0 mL d'eau oxygénée du commerce.
Toutes les 5 minutes, on prélève 10,0 mL du mélange précédent auquel on ajoute 40 mL d'eau glacée et 10,0 mL d'acide sulfurique de concentration 1,00 mol.L-1.
On dose chacune des prises d'essai par une solution de permanganate de potassium de concentration 2,00.10-2 mol.L-1.
Le volume de solution de permanganate de potassium nécessaire pour obtenir une coloration violette persistante dans chaque essai sera noté V(MnO4-). Voir le tableau ci-dessous. Les prélèvements effectués ne modifient pas la cinétique de la réaction étudiée.
t en min 0 5 10 15 20 25 35 40 50 60
V(MnO4-) 17.9 14.8 12.6 10.8 9.2 7.8 6.2 5.4 4.5 3.6
[H2O2] en mol.L-1 ?????
II/ Questions
1- Pourquoi a-t-on ajouté de l'eau glacée à chaque prélèvement avant dosage par la solution de permanganate de potassium? Donner une interprétation microscopique du phénomène.
2- a- Faire un tableau d'avancement pour la réaction de dosage.
b- Justifier que la concentration en peroxyde d'hydrogène [H2O2] dans le milieu réactionnel en fonction de la concentration de permanganate de potassium [MnO4-], du volume V(MnO4-) versé et du volume de peroxyde d'hydrogène prélevé V(H2O2) s'écrit: [H2O2] = {5.[MnO4-].V(MnO4-)} / {2.V(H2O2)}.
c- Calculer cette concentration aux différents instants indiqués dans le tableau des résultats expérimentaux. Compléter la dernière ligne du tableau.
3- Tracer la courbe représentant l'évolution de la concentration du peroxyde d'hydrogène [H2O2] en fonction du temps.
On prendra 1 cm <=> 5 min et 1 cm <=> 10 mmol.L-1.
4- a- Faire un tableau d'avancement pour la réaction de dismutation.
b- Définir la vitesse volumique de réaction à un date t.
c- Exprimer cette vitesse pour la réaction de dismutation en fonction de [H2O2]. Comment peut-on la déterminer graphiquement?
d- Déterminer graphiquement la vitesse initiale de cette réaction. On détaillera les calculs.
5- a- Définir le temps de demi-réaction t1/2.
b- Exprimer le temps de demi-réaction en fonction de [H2O2].
c- Le déterminer graphiquement.
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