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Étude cinétique d’une réaction de dismutation




  1. #1
    Eve777

    Red face Étude cinétique d’une réaction de dismutation

    Bonjour,

    J’ai quelques problèmes pour réaliser un TP,
    Il s’agit donc du dosage de H2O2 par les ions permanganates.

    Donc:

    2H2O2==> 2H2O + O2

    Et:

    2MnO4- + 6H+ + 5H2O2==> 2Mn2+ + 8H2O + 5O2

    Réactions toutes deux spontanées au vu de leurs potentiels standards.

    Protocole:
    Préparer 9 relents contenant 5ml de solution de H2SO4 (1M) et une burette remplie delà solution de KMnO4- (0,02M).
    Remonter le chronomètre. Noter précisément la température (T1=15degre) du bain thermostate.
    Dans le ballon thermostaté relié à ce bai, placer 85 ml d’eau distillée puis 5 ml de solution de Fecl3.
    Laisser sous agitation quelques minutes puis ajouter rapidement à l’aide dune pipette jaugée exactement 10 ml de la solution de H2O2.
    Déclencher le chronomètre (t=0) et ne plus y toucher. Laisser sous agitation.
    Effectuer le premier prélèvement après environ 2 minutes à l’aide d’une autre pipette jaugée de 10 ml.
    Arrêter l’agitation juste avant le prélèvement, prélever puis remettre l’agitation en marche.
    Le temps de prelevement sera noté de façon précise.
    Réaliser les autres prélèvements de la même façon et à des intervalles de temps aussi réguliers que possibles (toutes les 2 minutes).
    Effectuer le dosage par le permanganate des 9 prélèvements en agitant constamment l’étale mener.
    L’apparition d’une légère coloration rose indique la fin du dosage.
    Relever de façon précise le volume V de KMnO4 versé.

    Une fois la première cinétique achevée, rincer toute la verrerie et procéder à la même manipulation dans le ballon thermostate relié à l’autre bain thermostate (t2=25degre).

    Déterminer la concentration initiale en eau oxygénée par un dosage analogue à ceux réalisés pour le suivi cinétique.
    Je ne sais pas comment réaliser ce dosage la

    Établir un tableau avec temps, V(volumes de permanganate) et LnV. Un tableau par température.


    Tracer lnV=f(t) pour chaque température.
    Vérifier qu’on a bien une cinétique d’ordre 1.

    Alors ici je pense que il faut calculer le coefficient directeur et obtenir -k pour prouver que c’est d’ordre 1, seulement est ce que ça fonctionne sachant que je n’ai pas des concentrations mais des volumes ?

    En déduire graphiquement (détails des calculs) les valeurs des deux constantes de vitess kT1 et kT2 de la réaction de dismutation.
    Déterminer les temps de demi réaction t1 et t2

    Alors ici je pense que les constantes de vitesse correspondent aux coefficients directeurs des deux courbes.
    Et pour ce qui est des temps de demi réaction on prend les volumes Max (qui correspondent aux volumes à l’équivalence), on divise par deux et on fait coïncider avec la courbe des abscisses.
    Mais la encore j’ai un doute puisqu’il s’agit ici de volumes et non de concentrations.


    Redemontrer l’expression littérale de l’énergie d’activation EA en fonction de kT1, kT2, t1 et t2 et R (constante des gaz parfaits).
    Calculer EA

    Alors je sais que k=Aexp(-EA/RT) mais ne sais pas comment adapter la formule.

    Quel est le rôle de FeCl3? Conclure sur les valeurs de EA, kT1, kT2 ainsi obtenues par rapport aux valeurs réelles de ces grandeurs (en l’absence de FeCl3).
    FeCl3 est un catalyseur. La réaction étant extrêmement lente dans les conditions normales, je pense que les constantes de vitesse obtenues à l’issu du TP sont nettement supérieurs à celles observées dans la réalité.
    L’énergie d’activation est également supérieur ici (je crois).

    Voilà en gros ce que je trouve.
    Merci beaucoup à vous 

    -----

    Images attachées Images attachées
    Dernière modification par Eve777 ; 03/02/2019 à 05h36.

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  3. #2
    jeanne08

    Re : Étude cinétique d’une réaction de dismutation

    pièces jointes non encore validées … mais voici quelques précisions

    - la réaction lente étudiée est H2O2 -> H2O + 1/2O2. Cette réaction est catalysée par les Fe3+. On te demande de verifier qu'elle est d'ordre 1 donc de verifier que l'on a : Ln ((H2O2)/(H2O2initial) )= - kt soit Ln(H2O2) = - kt +cste

    On met 10 mL de solution de H2O2 avec le catalyseur et de l'eau ( total 100 mL) et on suit la cinétique de la décomposition en prélevant 10 mL du mélange , en le diluant avec une solution d'acide sulfurique ( ce qui stoppe la réaction de décomposition )et en dosant H2O2 par le permanganate. la concentration en H2O2 du prélèvement est proportionnelle au volume V de solution de permanganate utilisé donc tu vas vérifier que Ln(V) = - kt +cste
    Pour connaitre Vinitial , correspondant au temps t=0, il te suffit de préparer un flacon avec 10 mL solution de H2O2 + 90 mL d'eau ( donc pas de catalyseur) puis de doser un prélèvement de 10 mL de ce mélange par le permangante … et tu vas trouver Vinitial , proportionnel à la concentration initiale …
    Le temps de demi réaction est quand on on a V = Vinitial/2

    ensuite tu connais 2 valeurs de k k& et k2 à T1 et T2 donc k1/k2 = exp(-E/RT1)/exp(-E/RT2) … donc tu vas trouver E

  4. #3
    Eve777

    Re : Étude cinétique d’une réaction de dismutation

    Merci Jeanne,

    Je n’ai pas compris comment calculer le temps de demi réaction et les différents k par le calcul.
    Qu’elle devrait être l’allure de la courbe et comment déterminer ces valeurs par le calcul et graphiquement?

    Comment montrer que lnv = -kt + constante ?


  5. #4
    Eve777

    Re : Étude cinétique d’une réaction de dismutation

    Ok je reprend, k correspond au coefficient directeur, c’est bien ça ?
    J’ai démontré lnV= -kt + constante

  6. #5
    jeanne08

    Re : Étude cinétique d’une réaction de dismutation

    Je suis contente que tu répondes toi même aux questions, cela prouve que tu as compris
    -k est bien le coefficient directeur de la droite Ln V en fonction du temps
    Le temps de demi réaction est le temps t au bout duquel il reste la moitié de la quantité de H2O2 initialement mise. As tu maintenant compris pourquoi le temps de demi réaction ( que tu liras sur ton graphe) est le temps tel que V= Vinitial/2?

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Eve777

    Re : Étude cinétique d’une réaction de dismutation

    Merci Jeanne,

    Non pas vraiment,
    Du moins je ne suis pas sur d’avoir compris ce que tu as dis.
    Est-ce que ce que tu as voulu dire c’est que c’est le temps V «*final*»(volume à l’équivalence) à l’instant t=0 divisé par 2 ?
    Si c’est ça alors j’ai compris mais sinon non pas vraiment

  9. #7
    jeanne08

    Re : Étude cinétique d’une réaction de dismutation

    Tu emploies mal le mot "équivalence" . l'équivalence du dosage a lieu quand on met juste ce qu'il faut de permanganate pour doser H2O2 qui se trouve dans le prélèvement. Rien à voir avec l'état " final" de la solution d'eau oxygénée qui est en train de se décomposer.. A la "fin" il n'y aura plus d'eau oxygénée...

    revenons à V initial :
    - tu as bien compris que le volume de permanganate V mis est proportionnel à la quantité de H2O2 du prélèvement ( 10 mL dans les 100 mL préparés avec H2O2 , FeCl3 et de l'eau ). Tu détermines V au temps t
    - bien entendu impossible de mesurer Vinitial ( ou V0 au temps t=0) directement. Donc tu vas faire une expérience supplémentaire(qu'on te demande d'imaginer): tu mets les 10 ml de H2O2 + 90 mL d'eau. Bref tu fais pareil que ton expérience mais pas de catalyseur ( remplacé par de l'eau );Dans ce cas H2O2 ne se décompose pas; tu vas donc prélever 10 mL de cette solution , y ajouter de l'acide sulfurique et la doser par le permanganate. le volume que j'appelle Vinitial, est bien proportionnel à la quantité de H2O2 qui n'est pas décomposée ...car il n'y a pas de catalyseur
    - lorsqu'il y a le catalyseur, le temps de demi réaction est le temps au bout duquel il reste la moitié de l'eau oxygénée de départ :
    départ : quantité proportionnelle à Vinitial
    au bout de t1/2 : quantité proportionnelle à V tel que V = Vinitial/2

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  11. #8
    Eve777

    Re : Étude cinétique d’une réaction de dismutation

    Oui c’est bon j’ai compris !
    Merci beaucoup à toi

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